介绍了国内外铁路货运列车车载智能监测系统的运用现状,分析了当前车载智能监测系统采用无线、模块化、换件修的研究方向的必要性,介绍了该系统的功能、构成、主要特点和试验情况,最后预测了下一代产品的发展方向、工作模式,介绍了下一步即将要开展的研究工作.

PurposeIn this paper, the C80 special coal gondola car was taken as the subject, and the load test data of the car body at the center plate, side bearing and coupler measured on the dedicated line were broken down to generate the random load component spectrums of the car body under five working conditions, namely expansion, bouncing, rolling, torsion and pitching according to the typical motion attitude of the car body.Design/methodology/approachOn the basis of processing the measured load data, the random load component spectrums were equivalently converted into sinusoidal load component spectrums for bench test based on the principle of pseudo-damage equivalence of load. Relying on the fatigue and vibration test bench of the whole railway wagon, by taking each sinusoidal load component spectrum as the simulation target, the time waveform replication (TWR) iteration technology was adopted to create the drive signal of each loading actuator required for the fatigue test of car body on the bench, and the drive signal was corrected based on the equivalence principle of measured stress fatigue damage to obtain the fatigue test loads of car body under various typical working conditions.FindingsThe fatigue test results on the test bench were substantially close to the measured test results on the line. According to the results, the relative error between the fatigue damage of the car body on the test bench and the measured damage on the line was within the range of −16.03%–27.14%.Originality/valueThe bench test results basically reproduced the fatigue damage of the key parts of the car body on the line.

本文介绍了国内外铁路货车智能化现状,并基于提高铁路线的运输能力、运输节点的工作效率、装备的安全性和降低运维成本等,以及传感技术、无线网络技术、云计算与边缘计算、大数据分析等技术的发展与逐渐成熟,论述了铁路货车智能化的必要性和可行性,提出智能化货车总体方案及关键技术.依托中国中车集团有限公司课题,在铁路货车制动和钩缓系统智能化中应用了车载智能监测系统的车辆网、列车网以及雾平台和云平台.进行了车钩纵向力、制动管压力传感器对比试验,认为满足设计任务书1％的精度要求.对试验列车进行的功能试验表明,可以实现系统的各项预定功能.在此基础上阐述了经济与社会效益,并展望了铁路货车智能化应用的未来前景.

针对重载货车载重大、编组长的特点,开发了能满足动载252 t的铁路货车全尺寸车体疲劳试验台.基于"车体在线运行状态的模拟和加速车体疲劳试验"的两大关键技术,研究了TWR迭代反求作动器驱动信号的过程及同步压缩小损伤量的加速试验方法.以40 t轴重载矿石车为实例,采集重载线路的动态响应谱,并对测试数据进行处理与压缩,依据迭代原理创建试验台的驱动文件油电液伺服液压系统,以摇枕的垂向、横向、纵向作动器及车钩力作动器多通道加载,实现了该车体的疲劳试验.模拟试验结果表明:该车模拟试验的疲劳评估点累计损伤与线路实测的相对误差为-10％～23％,台架试验与线路实测结果相吻合,同时该试验台的试验精度、加载能力及试验程序也得到了验证.

轨道不平顺是影响铁路车辆轮轨动态作用力和车辆平稳性的主要因素之一.车辆受轨道不平顺激扰时的性能,需在线路上开展测试.但组织线路试验受到较多限制,且线路激扰的随机性较难重复.基于铁路货车疲劳与振动试验台,提出一种模拟轨道不平顺激励下车辆振动台架试验方法,可获取单个车辆受轨道不平顺线路激扰时的车辆性能.介绍试验台组成、参数测试和激励信号的创建方法.将台架试验应用于某型转向架研制中,获取了该转向架与C70车体配装时的车辆性能.在运输技术中心(TTCI)进行线路试验,验证了台架试验方法的合理性、实用性、有效性.

以某型铁路运煤敞车为研究对象,以线路测试数据为基础,在试验台上模拟敞车线路运行的车体振动和受力状态,创建加速疲劳试验的驱动信号,并利用此驱动信号进行车体加速疲劳试验,进而对车体寿命进行评估.

对车辆进行振动性能试验是为分析车辆的运行平稳性等动力学指标.介绍在铁路货车车体疲劳与整车振动试验台上创建轨道激扰信号的2种方法.一种是基于实测轨道激扰的输入方法,采集车辆在线路运行时轴端等部位的振动响应数据,通过迭代的方法在试验台再现振动响应信号,求得试验台上的时域激扰信号.另一种是应用轨道不平顺特征的轨道谱拟合公式,经过反演求得各级轨道谱的时域波形.分析2种方法的优缺点,为实际使用时进行方法选择提供依据.

在铁路货车疲劳与振动试验台上对C80型敞车进行了模态试验,并根据试验结果修正了C80型敞车模型及边界条件,提出了C80型敞车重车模型简化方法,为装载散粒货物敞车的重车模态计算提供了一种有效的简化方法.