高速磁悬浮列车技术综述

摘要:从高速磁悬浮交通技术发展历程出发,综述了常导电磁悬浮(EMS)、超导电动磁悬浮(EDS)、高温超导(HTS)磁悬浮(钉扎磁悬浮)和“超级高铁”(Hyperloop)永磁电动悬浮等4种高速磁悬浮列车的基本原理和技术特点;从安全性能、运营速度、运营维护、应用前景等四方面综合比较了4种高速磁悬浮列车技术方案的优缺点.研究结果表明:应以政府为主导,统筹谋划中国高速磁悬浮交通的未来发展建议,在常导电磁悬浮列车技术研发经验基础上,将超导电动磁悬浮、高温超导磁悬浮和真空管道高速磁悬浮关键技术研究列入国家科技研发计划,建设中试线试验基地进行布局研发,并有序规划试验线,从而构建中国在磁悬浮交通领域的综合研究体系、试验体系、标准体系和产品体系;在中国特色社会主义制度优势下,应充分把握高速磁悬浮交通发展的战略机遇,遵循科学与技术发展规律和大型系统工程创新研发流程,立足于已有研究基础,持续推进技术进步;4种高速磁悬浮列车由于技术成熟度不同,研究进程安排应循序渐进,分类实施,确保中国在高速及超高速交通运输领域的持续领先地位,为“交通强国”战略的实施作出积极贡献.

复合材料在高速列车上的应用:大型、复杂、通用

摘要:复合材料学是一门涉及到物理、化学、物理化学、传热学、金属学、力学等多学科的典型的边缘学科。复合材料是由基体材料(聚合物材料、金属、陶瓷)和增强体(纤维、晶须、颗粒)复合而成的具有优异综合性能的新型材料,是本世纪发展最迅速的新材料之一。而高性能复合材料在高速列车上的应用也变得日益广泛。

碳纤维增强铜钨电触头材料:现状分析及展望

摘要:电触头是断路器等开关设备的核心部件,现役高压开关触头以Cu-W 合金材料为主。断路器在开断故障电流或在无功补偿投切时会产生强烈的电弧,导致触头熔焊甚至过早失效,电触头材料的性能直接影响电力系统运行的稳定性与安全性,对其进行改性增强十分必要。合金元素、化合物颗粒等传统增强方式存在增强相与基体相容性差、界面结合强度弱等缺陷;碳纳米管增强使触头材料在极端环境下的性能优异,但制备难度大。而采用高强度、高硬度以及良好自润滑性的碳纤维来增强铜钨电触头材料具有明显的优势。在上述背景下,从Cu-W 电触头材料的增强需求与常用方法出发,分析了碳纤维增强Cu-W 电触头材料的机理与优势,介绍了碳纤维增强Cu-W 电触头材料的制备方法,总结了制备碳纤维增强Cu-W 电触头材料的难点并展望了解决措施。

增材制造技术在轨道交通行业中的应用与展望

摘要:随着轨道交通行业的快速发展,零部件损坏、钢轨磨损等问题日益突出,传统的零部件供应方法因成本或加工周期等原因,并不总能达到预期效果。增材制造技术相比于传统制造技术具有设计更加自由、成形效率更高等突出优势,为实现轨道交通领域的快速制造和修复提供了广泛的可能性。首先对增材制造相较于传统制造的技术优势进行总结,随后重点阐述了增材制造技术在轨道交通领域中的应用现状以及面临的主要挑战,最后展望了增材制造技术在轨道交通行业中的未来发展趋势。

多模态深度学习在钢轨顶面伤损检测中的应用研究综述

摘要:针对基于深度学习的多模态钢轨顶面伤损检测问题,分析使用多模态数据进行病害识别的优势,阐述多模态深度学习的最新成果及其在钢轨顶面伤损检测中的应用,并明确基于深度学习的多模态病害检测面临的挑战和未来的研究方向。从多模态联合与协同特征表示、多模态显式对齐与隐式对齐以及不同方式的多模态融合方法等方面分析多模态深度学习基本理论和研究现状;结合钢轨振动信号、巡检图像和三维点云等多模态数据,梳理当前最新的基于深度学习的不同模态间数据融合算法和病害检测方法。结果表明:针对钢轨多模态数据,当前研究方向主要有多模态表示、多模态对齐和多模态融合3 种与识别检测有关的方法;针对基于深度学习的多模态钢轨顶面伤损检测,当前研究主要包含振动信号与巡检图像融合检测、灰度图像数据与三维点云数据融合检测方法;总体上,使用多模态深度学习技术对钢轨进行病害识别能有效提高准确率,在一定程度上排除错检的情况。对钢轨的多模态数据基于增强语义的共享性和互补性学习特征表示、结合特征点对齐和隐式对齐的混合对齐模型、基于转换器网络的多模态融合检测以及缺失模态融合检测会成为钢轨顶面伤损检测未来研究方向,将为工程应用提供有价值的参考。

U75V钢轨微观晶粒结构对滚动接触疲劳损伤行为影响

摘要:钢轨材料晶粒的拓扑结构、尺寸和取向等微观结构特性,对钢轨早期滚动接触疲劳(Rolling Con-tact Fatigue,RCF)裂纹演化影响显著。为分析晶粒结构对RCF 裂纹的影响,基于晶体塑性理论和维诺图(Vo-ronoi)原理建立反映U75V 钢轨材料晶粒几何结构、取向等特征的微观模型;通过修正的内聚力单元构建材料微观结构与疲劳损伤之间的联系,实现在微观尺度模拟RCF裂纹演化,建立钢轨微观RCF裂纹演化模型;基于该模型,研究循环荷载作用下钢轨微观组织结构对表面RCF裂纹萌生位置和扩展路径的影响。结果表明:循环荷载作用下,RCF裂纹大多萌生于晶界处,微裂纹萌生的位置和寿命具有随机性,但萌生位置在特定区域内呈现集中趋势;RCF 裂纹在不同阶段的扩展速率不同,随扩展长度的增加整体呈早期慢后期逐渐变快的趋势,可分为2个阶段;Ⅰ阶段为起步阶段,微裂纹扩展长度在该阶段为几个晶粒尺寸,且该阶段裂纹的萌生扩展行为主要受晶粒取向和晶界间相互作用支配,裂纹扩展速率在0.0025μm·r-1左右,远低于裂纹平均扩展速率0.010 3μm·r-1;当萌生位置间隔较近的微裂纹在扩展过程中相互吸引聚合,形成1条新裂纹时,进入Ⅱ阶段;新裂纹的扩展行为主要受外部荷载的支配,裂纹扩展速率明显增加,最快可达0.0187μm·r-1;模拟结果与双轮试验观测的裂纹形态吻合良好。

预应力水平和加固模式对铁路路基变形特性的影响

摘要:为探究预应力加固铁路路基的工作性能,以路基变形作为评价指标,基于模型试验建立三维有限元模型,研究预应力水平和加固模式对路基变形的影响效应,并提出路基病害的防治对策。结果表明:当路基采用预应力结构加固防护时,可将预应力转换成附加围压约束路基变形,从而改善路基服役性能;预应力加固路基沉降小于未加固路基,预应力50 kPa 下线路中心处沉降衰减率为8.64%,当预应力增大至100 kPa 时沉降衰减率可达17.44%;预应力结构对路基的减沉作用可从路基加固区扩散至非加固区,预应力50 kPa 下非加固区端部沉降衰减率为6.76%,而当预应力增大至100 kPa 时沉降衰减率升至13.92%;单排加固模式下,第3 排和第4 排的加固效果优于其他排,且加固区受预应力结构位置影响显著。可在病害区就近坡面处布置预应力结构并施以合适预应力,实现路基病害整治与加固强化。

新一代智能重载电力机车关键技术创新概述

摘要:为了更好地满足朔黄铁路两万吨重载货运的需求,开展了新一代智能重载电力机车关键技术研究与样机研发。文章介绍了机车的主要性能参数,重点阐述了新一代电传动技术、重载直驱转向架、冷却技术、智能化技术等7 个方面的技术创新。新一代智能重载电力机车关键技术的攻克及新系统的应用,推动了重载电力机车关键性能的全面提升,达到了机车智能、高效、绿色、安全运行的目标。

直线电机在国内轨道交通中的应用研究

摘要:直线电机作为一种直接产生直线运动的驱动装置,具有结构简单、可靠性高等优势,但有时也存在效率低、成本高及法向力干扰等问题,因此在轨道交通领域应用直线电机时,需要充分利用并发挥其优势。文章基于直线电机的结构特点,系统分析了其在轮轨车辆、中低速磁浮列车及高速磁浮列车中的应用现状,介绍了在研的直线电机交通系统,并针对直线电机在轨道交通领域的应用提出了技术发展建议。

全碳化硅牵引变流器在城轨车辆中的应用研究

摘要:以某时速80 km 的6 编组A 型地铁列车的永磁牵引系统为例,对全碳化硅(SiC)牵引变流器在城轨车辆中的应用进行分析研究。文章首先介绍了基于SiC MOSFET 器件的全SiC 牵引变流器功率模块的集成设计及整柜总体布局设计,实现了牵引变流器的高度集成化、轻量化及小型化,然后对全SiC 牵引变流器开关频率提高后的脉冲宽度调制(PWM)策略进行了分析研究,最后针对全SiC 牵引变流器开关频率提升带来的电压变化率(dv/dt)大、电磁干扰强及电机绝缘寿命降低等应用问题,提出了对应的解决措施,验证了全SiC 牵引变流器在城轨车辆中的应用可行性与技术优势。