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原文传递提速货车横向动力学可靠性研究

论文题名：	提速货车横向动力学可靠性研究
关键词：	地面监测;转向架;横向动力学;货车提速;动态监测系统;车辆信息化;参数估计
摘要：	长期以来，货车横向动力学性能的可靠性是困扰我国货车提速的一个关键技术难题。型式试验表明转8A型转向架原型车在新车状态下能满足100km/h运行的需要，但实际运用中空车运行速度只能限制在70km/h以下，其横向动力学性能的可靠性成为货车提速的瓶颈。目前我国研发的多种提速转向架均通过了120km/h型式试验，但尚未在120km/h条件下进行长期运用考核，提速货车横向动力学性能的可靠性亟待全面、科学的评估。货车横向动力学性能的可靠性研究对货车运行安全、设计、制造、维修周期及标准的制定具有重要意义。受传统的动力学评估技术所限，货车动力学性能的可靠性研究在国内外几乎是空白。随着车辆运行品质动态监测系统（TPDS）的建立以及铁道车辆信息化的发展，使得以地面监测方式获取符合实际运用条件、大样本的横向动力学可靠性数据成为可能。本文基于2003～2007年中国铁道科学研究院环行线进行的35万km提速货车120km/h可靠性试验，提出了利用地而监测评估货车横向动力学性能可靠性的方法，并对参试货车及正线上提速货车横向动力学性能的可靠性进行了分析。主要研究工作包括以下几个方面： 1）提速货车120km/h可靠性试验中横向动力学相关的故障分析。收集了可靠性试验中与横向动力学密切相关的磨耗及故障数据，分析了各类转向架在各种工况下与横向动力学相关的故障表现形式及规律。 2）地面监测技术及可靠性试验地面监测数据分析。分析了轮轨地面监测技术，通过我国TPDS在正线上监测数据的分析，明确了TPDS监测对货车横向动力学可靠性分析的意义；分析了所有可靠性试验参试货车监测数据与累积里程的关系，以及与横向动力学相关故障的关联性，提出了提速货车横向动力学性能相关的可靠性地面监测评估体系。 3）货车横向动力学性能地面监测评估技术研究。借鉴贝叶斯参数估计的思路，推广得到贝叶斯估计推论，以此为基础提出了货车横向动力学评估贝叶斯估计推论模型，实现了地面监测与正线动力学评估的基于概率的数值关联，解决了地面监测评估货车横向动力学性能标准缺失的难题。利用可靠性试验监测数据和对应的动力学试验数据，以及实测数据和正线不平顺动力学仿真计算结果，得到地面监测与正线动力学试验二维条件概率分布的实测样本和仿真样本。提出了基于累积概率二维条件概率密度函数的生成方法，解决了试验样本在大范围缺失的问题，得到其二维概率密度函数。利用上述模型对可靠性试验货车横向动力学性能进行了评估和验证。 4）提速货车可靠性试验数据分析。利用货车横向动力学评估贝叶斯估计推论模型，产生可靠性试验中参试货车横向动力学可靠性数据；分别建立可靠性试验中参试货车空车、重车的可靠性模型；针对货车可靠性数据随机截尾、数据量少、故障比例小以及无失效数据等特点，分别提出了针对随机截尾数据和无失效数据的三参数威布尔分布的点估计和置信限估计方法；分析其可靠度、可靠寿命等指标的点估计和置信限估计结果，这些结果是在可靠性试验加速强化的极限条件下得到的，因此具有重要的指导意义。 5）正线提速货车可靠性分析。作为地面监测评估提速货车横向动力学可靠性的应用实例，利用TPDS及其HMIS，收集了正线上速度100km/h以上的P65型专用棚车大量的监测数据及其运用时间，应用货车横向动力学评估贝叶斯估计推论模型产生P65型专用棚车横向动力学性能可靠性数据，利用三参数威布尔分布进行了可靠性分析，得到其可靠度、可靠寿命等指标的点估计和置信限估计结果，这些结果是在实际运用条件下，对提速货车横向动力学可靠性进行大样本评估得到的，明显优于可靠性试验中加速强化条件下得到的小样本可靠性结果。
作者：	陈雷
专业：	工程力学
导师：	章梓茂;黄海明
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文