重载机车车轮关键尺寸预测及维修决策研究

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作者 何明 刘通 +3 位作者 孙宇铎 王峰 程亚萍 王菲儿 《铁路技术创新》 2025年第1期65-69,共5页

踏面磨耗和轮缘厚度是重载机车车轮的关键尺寸。目前,现场对车轮关键尺寸的预估基本依靠人工经验,其精度难以保证,导致车轮检修计划安排不合理、不及时,既存在安全隐患,又影响机车运用效率。针对上述问题,构建重载机车车轮关键尺寸预测... 踏面磨耗和轮缘厚度是重载机车车轮的关键尺寸。目前,现场对车轮关键尺寸的预估基本依靠人工经验,其精度难以保证,导致车轮检修计划安排不合理、不及时,既存在安全隐患,又影响机车运用效率。针对上述问题,构建重载机车车轮关键尺寸预测模型和维修决策模型。通过分析重载机车车轮关键尺寸数据的变化规律,综合考虑机车运行环境、运行里程、时间等多个因素,构建车轮关键尺寸预测模型;基于某铁路局集团公司重载机车车轮的现场实测数据,对车轮关键尺寸预测模型的预测精度和稳定性进行评估。结果表明,预测模型具有较高的预测精度和稳定性。通过构建相应的车轮维修决策模型,实现对本修程及下一修程的车轮关键尺寸预测;根据机车检修技术规程和现场车轮实际运用情况,对车轮的踏面磨耗上限、轮缘厚度上限、轮缘厚度下限、同轴轮缘厚度差等进行健康评估,最终形成对应的维修决策建议。 展开更多

关键词 重载机车 机车车轮 踏面磨耗 轮缘厚度 车轮尺寸预测 车轮维修决策

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机车车轮健康状态评估和机车预报警模型研究

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作者 程亚萍 徐桐 +4 位作者 刘通 孙宇铎 王菲儿 王峰 冯颖 《高速铁路新材料》 2025年第2期14-20,共7页

为更加精准地提高机车车轮维护质量,设计了机车车轮健康状态评估和机车预报警模型。首先将车轮的健康状态分为“健康”“关注”“异常”“报废”4个等级,并开展车轮轮径、踏面磨耗、轮缘厚度、轮径差、轮对内侧距、轮辋宽度、异常磨耗... 为更加精准地提高机车车轮维护质量,设计了机车车轮健康状态评估和机车预报警模型。首先将车轮的健康状态分为“健康”“关注”“异常”“报废”4个等级,并开展车轮轮径、踏面磨耗、轮缘厚度、轮径差、轮对内侧距、轮辋宽度、异常磨耗、报警信息、伤损信息、故障信息10类关键影响因素与车轮健康状态的相关性分析,建立车轮健康状态评估模型;然后根据机车车轮健康状态评估结果设计机车预报警模型,分为“健康”“预警”“报警”3个等级,建立机车预报警分级推送和消除机制,保障车轮健康状态的准确推送和及时处理;最后总结近2年来该模型的应用效果,机车车轮健康率提高了3.53%,机车预警率下降了8.64%,机车报警率下降了6.81%。 展开更多

关键词 机车车轮 健康状态评估 预报警 维修作业

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基于LASSO-DBSCAN的机车车轮轮缘厚度尺寸动态测量数据处理算法研究

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作者 孙宇铎 程亚萍 +3 位作者 刘通 冯颖 王菲儿 王峰 《高速铁路新材料》 2024年第5期44-47,共4页

机车车轮轮缘厚度是评价机车运行安全的重要指标,为满足车轮运维单位对轮缘厚度的监测需求,提出基于LASSO-DBSCAN的机车车轮轮缘厚度尺寸动态测量数据处理算法。首先,基于人工测量数据,采用LASSO回归算法,并结合GOA优化算法进行参数调优... 机车车轮轮缘厚度是评价机车运行安全的重要指标,为满足车轮运维单位对轮缘厚度的监测需求,提出基于LASSO-DBSCAN的机车车轮轮缘厚度尺寸动态测量数据处理算法。首先,基于人工测量数据,采用LASSO回归算法,并结合GOA优化算法进行参数调优,获取车轮轮缘厚度的变化趋势。随后,利用DBSCAN聚类算法标记并修正离群数据,建立滑动窗口降低数据波动。最后,基于最近一次的轮缘厚度人工测量数据,采用数量为10片车轮的样本数据,测试尺寸动态测量数据处理算法的效果。测试结果表明:车轮轮缘厚度尺寸动态测量的原数据绝对误差均值为0.32 mm,标准差为0.13 mm;经算法处理后,绝对误差均值下降至0.12 mm,标准差降至0.06 mm。经算法处理后的尺寸动态测量数据具有更高的精度和更好的稳定性。 展开更多

关键词 机车 车轮轮缘 尺寸动态测量数据 LASSO回归 DBSCAN

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HXD2型机车车轮踏面斜裂纹产生机制及旋修对策研究 被引量：1

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作者 石珮廷 杨延峰 +5 位作者 杨兴宽 吴军 孙亚星 孙宇铎 李立 赵飒 《铁道机车车辆》 北大核心 2024年第2期130-137,共8页

机车车轮服役工况恶劣,失效问题突出,针对HXD2型机车车轮频发的踏面斜裂纹问题,文中分析调研车轮运维现状,利用金相检查探究斜裂纹萌生及扩展机制,通过现场测试跟踪,归纳斜裂纹分布规律及特征,基于机车车轮故障预测与健康管理系统(以下... 机车车轮服役工况恶劣,失效问题突出,针对HXD2型机车车轮频发的踏面斜裂纹问题,文中分析调研车轮运维现状,利用金相检查探究斜裂纹萌生及扩展机制,通过现场测试跟踪,归纳斜裂纹分布规律及特征,基于机车车轮故障预测与健康管理系统(以下简称“机车PHM+车轮系统”)提出经济性旋修方案,并进行试验效果验证。研究结果表明,踏面斜裂纹是制约车轮服役寿命的主要原因,该裂纹属于滚动接触疲劳伤损,开口方向指向轮缘,在1、4轴位处最易产生,并且随着轮径的减少,裂纹扩展深度也总体增加;经济性旋修方案能合理推荐轮缘厚度,降低轮径旋修损失,每片车轮单次旋修节省2.3 mm,取得了一定的效果。 展开更多

关键词 HXD2型机车 踏面斜裂纹 机车车轮故障预测与健康管理系统 经济性旋修

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车轮型面磨耗耦合车轮多边形对车辆动态响应的影响研究

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作者 李洪晓 李莉 +4 位作者 张云飞 叶长鑫 孙宇铎 俞鑫源 李政 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期4240-4252,共13页

地铁车辆运行过程中,车轮磨耗是不可避免的问题。作为车轮的典型磨耗形式,型面磨耗和多边形均对车辆的服役性能产生显著影响。为探究2种磨耗形式的耦合作用及其对车辆性能响应的影响规律,首先基于现场实测数据分析了车轮型面磨耗和车轮... 地铁车辆运行过程中,车轮磨耗是不可避免的问题。作为车轮的典型磨耗形式,型面磨耗和多边形均对车辆的服役性能产生显著影响。为探究2种磨耗形式的耦合作用及其对车辆性能响应的影响规律,首先基于现场实测数据分析了车轮型面磨耗和车轮多边形的演变规律。其次,采用现场实测与数值模拟相结合的研究方法,系统分析了车轮型面磨耗耦合车轮多边形对车辆运行稳定性、平稳性以及曲线通过性能的影响规律。研究结果表明:车轮型面磨耗会降低车辆的临界速度,以踏面发生凹磨时最为显著;耦合车轮多边形后,临界速度随着多边形阶次增大而逐渐下降,且下降幅度与波深成正比。值得强调的是,当多边形阶次为10阶且波深为0.2 mm时,临界速度仅为61 km/h,严重影响车辆的运行稳定性。而且,车辆运行平稳性同样易受车轮型面磨耗的影响,但耦合车轮多边形对平稳性指标的影响较小。另外,型面4种磨耗工况下,耦合5阶以上的车轮多边形往往会引起曲线通过性能指标上升。若型面磨耗形式为凹磨,会加剧车轮多边形对轮轨横向力和磨耗指数的不良影响,导致幅值上升更为显著。与之相反,若型面在名义滚动圆附近的磨耗深度差异较小,型面局部变化均匀,将会在一定程度上抑制车轮多边形产生的不良影响。研究结果可为轨道车辆车轮磨耗检测和维护提供参考,从而进一步保证车辆的安全运行。 展开更多

关键词 地铁车辆 车轮型面磨耗 车轮多边形 耦合作用 车辆性能响应

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高速列车油压减振器阻尼特性仿真及研究 被引量：8

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作者 周素霞 卢术娟 +2 位作者 孙晨龙 孙宇铎 罗金良 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期50-55,共6页

为进行高速列车油压减振器阻尼特性的仿真研究,依据活塞孔径设计值和阻尼阀设计参数,在液压计算软件Msc.easy5中建立二系横向油压减振器的液压系统模型。通过仿真计算与试验数据对比,验证减振器液压控制模型的实际可用性。抽取液压系统... 为进行高速列车油压减振器阻尼特性的仿真研究,依据活塞孔径设计值和阻尼阀设计参数,在液压计算软件Msc.easy5中建立二系横向油压减振器的液压系统模型。通过仿真计算与试验数据对比,验证减振器液压控制模型的实际可用性。抽取液压系统模型中活塞复原阀、流通阀孔径和底座补偿阀弹簧刚度等阀系设计参数,进行分析研究。结果表明:改变活塞常通孔孔径对阻尼性能影响较大,阻尼变化最大均出现在压缩行程,阻尼力上升了1.631kN,最大上升幅度约109%;压缩行程、复原行程产生的力值受活塞流通阀、复原阀系参数影响较大,力值最大变化幅度为0.312kN;补偿阀弹簧刚度增加会导致示功图出现畸形,提出了解决的方法。 展开更多

关键词 高速动车组 油压减振器 数字试验 阻尼阀设计

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典型缺陷对30NiCrMoV12车轴疲劳极限影响的研究 被引量：2

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作者 周素霞 孙宇铎 +3 位作者 吴毅 张昭 杨文澈 白小玉 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期56-63,共8页

高速列车车轴表面的缺陷会给列车的安全运行带来隐患。据统计,冲击压痕与划痕在车轴表面缺陷中占据了较大比例。为研究冲击压痕与划痕对车轴的疲劳极限造成的影响,采用有限元仿真与疲劳试验相结合的方法。首先借助Abaqus有限元软件,分... 高速列车车轴表面的缺陷会给列车的安全运行带来隐患。据统计,冲击压痕与划痕在车轴表面缺陷中占据了较大比例。为研究冲击压痕与划痕对车轴的疲劳极限造成的影响,采用有限元仿真与疲劳试验相结合的方法。首先借助Abaqus有限元软件,分析预制缺陷后形成的残余应力场及施加外载荷后产生的叠加应力场,查看仿真结果中的高应力区域与试验中的裂纹源位置的吻合程度;随后根据试验结果拟合疲劳S-N曲线,分析各缺陷对车轴疲劳极限的影响,并采用残差平方和分析各缺陷在试样破坏过程中的影响权重;最后根据试样的试验结果预测全尺寸车轴疲劳极限。研究发现,相同条件下划痕对车轴的疲劳极限影响更大;若轴身表面出现类似缺陷,会威胁到列车的运行安全。 展开更多

关键词 高速列车 车轴表面缺陷 残余应力场 叠加应力场 全尺寸车轴疲劳极限

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基于GA-岭回归分析的机车车轮踏面磨耗量预测算法研究 被引量：5

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作者 方鑫 刘通 +2 位作者 程亚萍 孙宇铎 王菲儿 《机车电传动》 北大核心 2023年第6期71-78,共8页

车轮踏面磨耗量是评价机车运行安全的重要参数,但多数车轮运维现场的条件尚不能对踏面磨耗量及时、准确地进行监测。为了解决上述问题,文章提出了基于“GA-岭回归”分析的机车车轮踏面磨耗量预测算法(简称“GA-岭回归”预测算法)。“GA... 车轮踏面磨耗量是评价机车运行安全的重要参数,但多数车轮运维现场的条件尚不能对踏面磨耗量及时、准确地进行监测。为了解决上述问题,文章提出了基于“GA-岭回归”分析的机车车轮踏面磨耗量预测算法(简称“GA-岭回归”预测算法)。“GA-岭回归”预测算法分为数据前处理和数据预测分析2部分。对于数据前处理,首先依据不同的测量方式对采集到的踏面磨耗量数据进行分类,基于车轮的实际运维情况,分析不同类型数据的特点;随后以镟修周期作为数据划分标准,对分类后的数据进行切片处理;最后采用相关标准和主成分分析法对相应的动态测量数据进行清洗、降噪。对于数据预测分析,首先划分数据集,进行数据整合,创建训练集数据的时间滑动窗口;随后采用岭回归算法对训练集数据进行回归分析训练,并结合遗传算法和验证集数据进行模型参数的调优,以提高预测准确性。基于测试集数据,分别采用传统预测算法、岭回归线性预测算法和“GA-岭回归”预测算法,对3类预测算法的预测效果进行对比分析;随后采用相同的测试方法,扩大车轮样本的数量,继续进行预测效果的对比分析。测试结果表明,采用“GA-岭回归”预测算法的预测误差和误差标准差均相对较低。经分析可知,“GA-岭回归”预测算法具有较高的预测精度,同时可保证更好的预测稳定性。 展开更多

关键词 机车车轮 车轮踏面磨耗量预测 主成分分析 岭回归 遗传算法

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基于数据驱动的机车车轮剩余寿命预测技术 被引量：6

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作者 杨兴宽 李国刚 +2 位作者 杨闻松 程亚萍 孙宇铎 《中国铁路》 2023年第10期32-38,共7页

为优化机车车轮运维管理,提高机车车轮剩余寿命的预测精度和稳定性,提出基于数据驱动的机车车轮剩余寿命预测模型。依托机车车轮全寿命周期的造修和运维数据,分析影响车轮服役寿命的主要因素,包括轮径、历史和环境影响因素。构建基于数... 为优化机车车轮运维管理,提高机车车轮剩余寿命的预测精度和稳定性,提出基于数据驱动的机车车轮剩余寿命预测模型。依托机车车轮全寿命周期的造修和运维数据,分析影响车轮服役寿命的主要因素,包括轮径、历史和环境影响因素。构建基于数据驱动的机车车轮剩余寿命预测模型,模型以轮径区间作为寿命计算单元,并引入轮径历史和环境损失率,综合考虑3类因素对寿命预测的影响。现场测试中,因某轮径区间的数据不符合计算要求,导致轮径环境损失率存在数据缺失问题,于是采用多层感知机算法对缺失项进行预测和补充。基于测试集中的车轮旋修数据,对比数据驱动预测算法和传统预测算法的预测效果。由结果可知,数据驱动预测算法的预测精度和稳定性均优于传统预测算法。 展开更多

关键词 机车车轮 PHM技术 数据驱动 剩余寿命预测 轮径综合损失率 多层感知机 铁路安全

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机车车轮踏面磨耗量动态测量数据评估方法优化研究 被引量：1

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作者 李立 程亚萍 +3 位作者 刘通 孙宇铎 段力 范立兴 《铁道技术监督》 2023年第11期28-32,37,共6页

为了更全面地评估机车车轮踏面磨耗量动态测量数据的准确性,提出离散评估+趋势评估方法。在采用离散评估方法评估时,将日常测量数据纳入评估动态测量数据的基准数据中,扩大评估的覆盖范围。基于车轮镟修前、镟修后测量数据和日常测量数... 为了更全面地评估机车车轮踏面磨耗量动态测量数据的准确性,提出离散评估+趋势评估方法。在采用离散评估方法评估时,将日常测量数据纳入评估动态测量数据的基准数据中,扩大评估的覆盖范围。基于车轮镟修前、镟修后测量数据和日常测量数据,采用Lasso回归分析算法,获取在该镟修区间内的车轮踏面磨耗量与时间最优拟合曲线,对区间内动态测量数据进行趋势评估。根据现场实际情况,对不同类型的评估基准数据设置了不同的评估优先等级。在保证评估准确性的前提下,采用离散评估+趋势评估方法扩大了评估动态测量数据的基准数据范围,可对车轮镟修区间内各阶段的动态测量数据进行评估。实测可覆盖91.8%的动态测量数据;扩大验证样本后,依旧可覆盖91.6%的动态测量数据。采用该方法可获得更为可靠且合理的评估结果。 展开更多

关键词 机车车轮 踏面磨耗 动态测量数据 评估 趋势分析 Lasso回归

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城市道路潮汐车道应用研究——以南京市定淮门大街为例

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作者 于淏波 吴磊 +3 位作者 李雨航 罗伟光 孙宇铎 陈青春(指导) 《时代汽车》 2019年第11期27-28,32,共3页

近年来,随着我国的快速发展、人口数量的激增,各大、中城市的交通拥堵问题已严重制约了城市发展。本文基于总延误最小的潮汐车道数计算模型确定潮汐车道的数量,以南京市定淮门大街为例,并结合VISSIM仿真软件进行验证,对比潮汐车道设置... 近年来,随着我国的快速发展、人口数量的激增,各大、中城市的交通拥堵问题已严重制约了城市发展。本文基于总延误最小的潮汐车道数计算模型确定潮汐车道的数量,以南京市定淮门大街为例,并结合VISSIM仿真软件进行验证,对比潮汐车道设置前后的交通运行参数,分析发现设置潮汐车道后的平均车速、排队长度、延误等参数均有所改善,从而证明该路段潮汐车道设置的可行性及有效性。 展开更多

关键词 道路拥堵 交通流特性 潮汐车道 仿真验证

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