提速貨車橫向動力學可靠性研究.pdf

1、長期以來，貨車橫向動力學性能的可靠性是困擾我國貨車提速的一個關鍵技術難題。型式試驗表明轉8A型轉向架原型車在新車狀態(tài)下能滿足100km/h運行的需要，但實際運用中空車運行速度只能限制在70km/h以下，其橫向動力學性能的可靠性成為貨車提速的瓶頸。目前我國研發(fā)的多種提速轉向架均通過了120km/h型式試驗，但尚未在120km/h條件下進行長期運用考核，提速貨車橫向動力學性能的可靠性亟待全面、科學的評估。 貨車橫向動力學性能的可靠性

2、研究對貨車運行安全、設計、制造、維修周期及標準的制定具有重要意義。受傳統(tǒng)的動力學評估技術所限，貨車動力學性能的可靠性研究在國內外幾乎是空白。隨著車輛運行品質動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)（TPDS）的建立以及鐵道車輛信息化的發(fā)展，使得以地面監(jiān)測方式獲取符合實際運用條件、大樣本的橫向動力學可靠性數(shù)據(jù)成為可能。 本文基于2003～2007年中國鐵道科學研究院環(huán)行線進行的35萬km提速貨車120km/h可靠性試驗，提出了利用地而監(jiān)測評估貨車橫向動力學性

3、能可靠性的方法，并對參試貨車及正線上提速貨車橫向動力學性能的可靠性進行了分析。主要研究工作包括以下幾個方面： 1）提速貨車120km/h可靠性試驗中橫向動力學相關的故障分析。收集了可靠性試驗中與橫向動力學密切相關的磨耗及故障數(shù)據(jù)，分析了各類轉向架在各種工況下與橫向動力學相關的故障表現(xiàn)形式及規(guī)律。 2）地面監(jiān)測技術及可靠性試驗地面監(jiān)測數(shù)據(jù)分析。分析了輪軌地面監(jiān)測技術，通過我國TPDS在正線上監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，明確了TPDS監(jiān)

4、測對貨車橫向動力學可靠性分析的意義；分析了所有可靠性試驗參試貨車監(jiān)測數(shù)據(jù)與累積里程的關系，以及與橫向動力學相關故障的關聯(lián)性，提出了提速貨車橫向動力學性能相關的可靠性地面監(jiān)測評估體系。 3）貨車橫向動力學性能地面監(jiān)測評估技術研究。借鑒貝葉斯參數(shù)估計的思路，推廣得到貝葉斯估計推論，以此為基礎提出了貨車橫向動力學評估貝葉斯估計推論模型，實現(xiàn)了地面監(jiān)測與正線動力學評估的基于概率的數(shù)值關聯(lián)，解決了地面監(jiān)測評估貨車橫向動力學性能標準缺失的難

5、題。利用可靠性試驗監(jiān)測數(shù)據(jù)和對應的動力學試驗數(shù)據(jù)，以及實測數(shù)據(jù)和正線不平順動力學仿真計算結果，得到地面監(jiān)測與正線動力學試驗二維條件概率分布的實測樣本和仿真樣本。提出了基于累積概率二維條件概率密度函數(shù)的生成方法，解決了試驗樣本在大范圍缺失的問題，得到其二維概率密度函數(shù)。利用上述模型對可靠性試驗貨車橫向動力學性能進行了評估和驗證。 4）提速貨車可靠性試驗數(shù)據(jù)分析。利用貨車橫向動力學評估貝葉斯估計推論模型，產生可靠性試驗中參試貨車橫向

6、動力學可靠性數(shù)據(jù)；分別建立可靠性試驗中參試貨車空車、重車的可靠性模型；針對貨車可靠性數(shù)據(jù)隨機截尾、數(shù)據(jù)量少、故障比例小以及無失效數(shù)據(jù)等特點，分別提出了針對隨機截尾數(shù)據(jù)和無失效數(shù)據(jù)的三參數(shù)威布爾分布的點估計和置信限估計方法；分析其可靠度、可靠壽命等指標的點估計和置信限估計結果，這些結果是在可靠性試驗加速強化的極限條件下得到的，因此具有重要的指導意義。 5）正線提速貨車可靠性分析。作為地面監(jiān)測評估提速貨車橫向動力學可靠性的應用實例，