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2025, 42(4):1-10.
摘要:在过去的20余年间,中国高速列车实现了跟跑、并跑到领跑的跨越。如今,中国高铁不仅商业运营速度世界最高,在生产和上线运营的高速列车数量世界最多,百公里故障率世界最低,而且运行平稳性世界最好。高速列车不仅成为国家的一张靓丽名片,也成为新时代人民共享发展成果的生动写照。总结中国高速列车创新发展的成功,可以归结我国为高速列车的系统完整性在世界上做得最好。系统完整性包括结构完整性、动力学完整性和功能完整性,文章对系统完整性给出了定义,并进行了诠释。高速列车的智能运维是当今研究热点,文章以保障高速列车的系统完整性为目标,对高速列车智能运维的“动态”检测评估、“智能”寿命预测和“预防”修程修制进行了讨论。
2025, 42(4):11-28.
摘要:轨道车辆振动性能是保障列车运行安全、提升乘坐舒适性和延长部件寿命的关键因素。随着高速铁路和城市轨道交通的快速发展,列车运行速度持续提升、线路环境日益复杂,加之智能化运维需求的增长,振动性能维护技术面临新的挑战与机遇。从轨道车辆振动性能评估标准、车辆振动性能设计与优化、车辆振动性能运维与保障、振动性能退化预测与剩余寿命评估技术进展5个方面系统综述了该领域的最新研究进展与未来发展趋势。研究显示,未来振动性能维护将更加注重预防性策略,通过模型预测和大数据分析实现故障预警和主动干预,从而构建更安全、更智能、更经济、更高效的轨道交通安全保障体系,不仅将提升运营可靠性,还将为轨道交通的可持续发展提供重要支撑。
2025, 42(4):29-36.
摘要:针对铁路机车铸造牵引座在长期服役过程中关键位置裂纹率偏高的问题,开展基于断口分析的铸造牵引座关键位置焊后疲劳失效机制研究。首先建立了经试验验证的牵引座有限元模型,确定了牵引座在标准牵引制动载荷下底座大圆弧处存在显著应力集中区域;然后,开展了基于标准载荷谱的牵引座高周疲劳试验,再现了宏观裂纹在应力集中区域的萌生和扩展过程;最后,对疲劳裂纹失效区域进行了断口分析、扫描电镜(SEM)观察、金相检验和能谱分析(EDS),表明裂纹区域存在明显的焊接修复痕迹及热处理组织。研究结果表明,牵引座疲劳开裂失效是底座圆弧处应力集中与焊接修复引入的缺陷共同作用的结果,应着重控制底座大圆弧处的铸造质量,避免补焊。该研究可为铁路货运的安全高效运营和零部件的维护检修提供理论指导。
2025, 42(4):37-47.
摘要:利用车辆振动响应反演轨道不平顺是轨道状态检测的重要手段,是实现轨道车辆智能运维的关键环节。为此,以某运行速度160 km/h的轨道车辆为例,建立了车辆系统的横向、垂向和横垂耦合3种动力学模型,并在车辆系统状态空间下推导了轨道不平顺反演方程,给出了基于经典卡尔曼滤波(KF)/自适应卡尔曼滤波(AKF)算法的轨道不平顺反演流程,最后详细探究了卡尔曼滤波算法、车辆动力学模型和观测方案对轨道横向和垂向不平顺反演结果的影响规律。结果显示:相比于单一横向和垂向模型,横垂耦合模型在KF算法中的轨道不平顺反演效果最佳,表明横垂耦合模型能够更好地模拟车辆横向和垂向运动行为;AKF算法在单一横向和垂向模型表现更优,但在横垂耦合模型中并未发挥出自适应调参优势,表明对于复杂高维耦合模型自适应策略不能保证一定收敛到最优解,反而对于更简单低维模型的自适应反演效果更好;观测方案对轨道不平顺反演结果影响较大,特别是单一的振动加速度观测量难以有效反演轨道不平顺,应结合实际补充有效振动响应信息。
2025, 42(4):48-60.
摘要:为实现制动盘剩余使用寿命的精准预测,保障列车制动安全并优化经济性维护,提出基于自注意力机制与长短期记忆网络融合并以裂纹扩展寿命为划分依据的预测模型。首先采集制动盘试验数据并标定工况,建立热力耦合有限元模型获取仿真数据集;其次构建Time-GAN神经网络,通过双层LSTM生成器与物理约束判别器增强数据,其分布相似性、均方根误差与决定系数均显著优于传统模型;最后提出BiLSTM-SA融合预测模型,利用双向LSTM和自注意力机制捕捉时序依赖与关键特征,在单一扩展型裂纹预测中较传统LSTM、TCN-LSTM的 RMSE分别下降49.8%、46.5%,复杂工况下RMSE与Score分别下降25.5%、51.1%,显著提升预测精度与鲁棒性。该研究可为高速列车制动盘的状态监测与预防性维护提供可靠的技术方案。
2025, 42(4):61-69.
摘要:为提高有轨电车通过S型小半径曲线线路时的安全性及平稳性,提出车辆悬挂参数合理优化的建议。以广州某有轨电车S型小半径曲线线路为工程背景,基于多体动力学及有限元理论建立车辆-轨道耦合系统动力学模型,探究车辆悬挂参数对其平稳性指标、轮轨力、脱轨系数、轮重减载率等运行评价指标的影响规律,基于最优拉丁超立方采样技术、BP神经网络及多目标遗传算法,研究并获得有轨电车车辆悬挂参数多目标优化建议值。研究结果表明:车辆悬挂参数优化后,其运行评价指标得到显著改善,与优化前相比,车辆脱轨系数的降幅达10%以上。研究结果可为有轨电车悬挂参数的优化设计提供理论支撑。
2025, 42(4):70-79.
摘要:当高速列车车轮与道岔发生磨耗,特别是磨耗车轮通过道岔区域时,因几何不连续性引发的轮轨动态响应,对行车安全构成威胁,严重影响乘坐舒适性,亟需深入研究。采用有限元方法,深入探究高速列车车轮与道岔间的应力分布、相互作用及其影响机制,以及随着车轮磨耗和道岔几何形状变化的演变规律。结果表明,车轮通过道岔时,接触应力和Von Mises等效应力随车轮位置变化而显著波动。当车轮从尖轨顶宽15 mm移至35 mm时,接触应力和最大Von Mises等效应力分别增长约 14.4%和4.1%。车轮磨耗改变了轮缘和踏面形状,影响轮轨接触关系和应力分布,导致接触点偏离,应力沿深度方向分布更不均匀,磨耗车轮与新车轮相比,最大Von Mises等效应力通常更高,且随磨耗程度增加差异更显著,可能加剧材料疲劳损伤。同时,磨耗车轮应力更大,进而影响磨耗速率。为优化车轮和道岔设计,降低轮轨接触应力集中,减缓磨耗提供了理论依据。
2025, 42(4):80-87.
摘要:基于传热学理论和梁-板-轨相互作用机制,构建了精细化热-结构耦合模型,模拟桥上CRTS Ⅲ型无砟轨道无缝线路在持续2~10 d高温环境下温度场、各结构组件纵向应力及位移变化。结果表明:随着持续高温时程延长,轨道结构的温度持续升高,且随着轨道结构垂向深度的增加,热量积聚现象更明显;随着持续高温时程的增加,最大正温度梯度逐渐减小,而最大负温度梯度逐渐增大。随着持续高温时程延长,钢轨纵向应力、各轨道结构纵向位移不断累积,轨道板、自密实混凝土、底座板纵向应力随着加载天数的增加而减小。
林凤涛,许辉,杨政达,谭荣凯,黄国胜,伏松平,李强,王子旭,杜瑞廷
2025, 42(4):88-99.
摘要:为了得到最适合用于高速列车在横风作用下过岔性能评估的安全性能指标,同时提出高速列车横风作用下直逆向和侧逆向通过道岔时的运行安全域,通过建立高速列车过岔气动力学模型和横风-列车-道岔耦合多体系统动力学模型,深入探究了高速列车在横风作用下通过道岔时的安全性。研究表明:在横风作用下,迎风侧的压力显著提高,在头车两侧面形成明显的压差,使得头车在运行过程中更容易发生脱轨侧翻的情况;在高速列车直逆向过岔时,当所受横风风速不超过15 m/s时,高速列车可以以250 km/h速度过岔;当所受横风风速达到20 m/s及以上时,高速列车直逆向过岔速度应小于250 km/h;在高速列车侧逆向过岔时,当横风风速大于15 m/s时,高速列车侧逆向过岔速度应小于80 km/h。在横风作用下,高速列车运行时头车更容易发生脱轨侧翻情况;高速列车直逆向过岔且当横风风速达到8级及以上时,列车过岔速度应小于250 km/h;高速列车侧逆向过岔且当横风风速达到7级及以上时,列车过岔速度应小于80 km/h。研究结果可以为高速列车在不同横风条件下过岔的平稳性及安全性提供参考。
2025, 42(4):100-109.
摘要:针对新能源汽车动力电池回收中的信息不对称和管理低效问题,探索基于区块链的溯源系统,以提高回收效率与透明度,减少环境威胁。利用区块链技术实现动力电池全生命周期的溯源管理,并通过演化博弈理论构建仿真模型,分析电池生产商、整车制造商及政府的策略互动及其对系统稳定性的影响。仿真结果表明,区块链溯源系统通过合理的激励机制和政策设计,显著提升了动力电池回收体系的透明度与管理效率,减轻了信息不对称的负面影响。区块链溯源系统在提高动力电池回收管理效率方面具有显著优势,并为政策制定者提供科学依据,促进了新能源电池回收体系的有效性与创新应用潜力。
2025, 42(4):110-119.
摘要:网络货运平台是物流业典型的平台经济新业态,其交易过程因货权、资金、地点、时间高度分离,伴随许多风险产生。文章从网络货运平台运作流程出发,构建了一个包括注册、审核、订单执行等8个方面、30项指标的网络货运平台风险评价指标体系。采用BWM法确定风险源权重,并衡量决策者对网络货运平台的认知程度以确定专家权重,将二者结合得到综合权重。建立模糊FMEA-TOPSIS模型进行风险评估,计算风险因子到正理想解和负理想解的距离,根据相对贴近度大小进行风险水平排序,并与传统FMEA进行对比,验证该方法的有效性。
2025, 42(4):120-126.
摘要:密度峰值聚类(DPC)作为一种高效且不需要迭代的聚类算法得到广泛应用。研究发现,该算法使用密度不均匀数据集上时,DPC很难选择正确的簇中心,且该算法受参数的影响较大。为了解决DPC算法在密度分布不均匀的数据集上效果不佳的问题,提出了一种基于自然和加权共享最近邻的密度峰值聚类算法。该算法首先引入自然最近邻计算加权值,再根据一阶和二阶共享最近邻的定义重新计算数据对象之间的相似度,然后通过融合共享最近邻相似度的定义和自然最近邻权重值计算相对密度和相对距离,最后还设计了新的分类型簇中心扩散分配策略。