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基于虚拟仪器技术的机车转向架调簧试验台研究

作　者: 王超
导　师: 王雪梅；倪文波
学　校: 西南交通大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 调簧试验台机车转向架虚拟仪器优化方法
分类号: U260.331.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 153次
引　用: 6次
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内容摘要

铁路是我国的主要运输方式,在交通运输中起着主导作用。高速、重载列车的发展,对机车车辆动力学性能提出了更高的要求。转向架是机车车辆的走行部件,转向架性能的优劣直接影响机车车辆的各项动力学性能及运行安全性。由于制造工艺等因素,转向架性能参数的实际值与理论值相差很大,结果常常会造成转向架在制造后达不到设计性能的要求。其中,机车转向架轮、轴重偏差对列车车辆的牵引力的发挥和牵引运动性能有很大的影响。机车轮重不均匀,且减载率过大的话,将对行车安全产生不良影响,还易引起车轮的多边形和轨道的波浪形磨损。为了适应铁路运输发展的要求,研制开发对机车转向架轮、轴重进行检测并能提供轮重偏差调整方案的测试系统是一项重要的课题。论文在分析国内外转向架试验台的基础上,结合我国机车转向架的特点,对转向架调簧试验台进行了设计研究。整个试验台由机械结构、液压装置和检测系统组成。机械结构的主要作用是安装加载装置和承载各种检测设备以及转向架。液压装置完成称重轨的垂向调节,同时可模拟机车车体对转向架进行加载。检测系统用于测量转向架的结构参数和载荷分布状态,并根据测量结果给出补偿方案。论文在分析造成转向架轮、轴重分布不均原因的基础上,根据转向架结构,建立了轮、轴重调整数学模型,同时依据最优化理论,编写了多种寻优算法程序,并利用虚拟样机技术对优化算法进行了仿真分析和比较,最后选择拉格朗日乘子法作为调整算法。为了使测试系统具有良好的人机交互界面,论文基于虚拟仪器Labview的编程环境,完成了检测系统的开发。检测系统可对转向架整个加载过程进行实时监控,记录加载过程中传感器测量的信号数据。通过Labview与C++混合编程的方法,将调整算法嵌入检测系统,实现调整量的计算,同时结合Access数据库技术实现对检测结果的存储和管理。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-24
  1.1 机车调簧技术  11-15
  1.2 论文选题背景  15-16
  1.3 国内外研究现状  16-23
    1.3.1 转向架试验台国外研究现状  17-18
    1.3.2 转向架试验台国内研究现状  18-21
    1.3.3 调簧方法研究现状  21-23
  1.4 本论文的主要工作和内容  23-24
第2章转向架调簧试验台总体设计  24-31
  2.1 试验台主要技术要求  24
  2.2 试验台总体结构  24-29
  2.3 试验台工艺流程  29-30
  2.4 本章小节  30-31
第3章测试系统硬件构成  31-39
  3.1 传感器选择  31-33
  3.2 数据采集卡  33-36
  3.3 计算机  36
  3.4 测试系统精度分析  36-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章转向架调簧分析  39-51
  4.1 机车轮重、轴重的计算  39-43
  4.2 机车轮重、轴重分配不均的主要原因  43-46
    4.2.1 机车重心偏差  43-46
    4.2.2 支承形式引起的支承力偏差  46
  4.3 转向架一系支承力学模型  46-50
  4.4 本章小结  50-51
第5章调簧优化算法研究及仿真  51-72
  5.1 最优化方法概述  51-54
    5.1.1 数学模型  51-53
    5.1.2 优化方法思想  53-54
  5.2 最优化方法分析  54-65
    5.2.1 一维搜索  54-56
    5.2.2 拟牛顿法  56-60
    5.2.3 约束优化方法  60-65
  5.3 调簧算法的实现及仿真  65-71
    5.3.1 调簧算法模型  65-67
    5.3.2 算法仿真分析  67-71
  5.4 本章小结  71-72
第6章基于虚拟仪器的调簧系统软件设计  72-87
  6.1 软件总体结构  72
  6.2 主控模块设计  72-73
  6.3 数据采集模块设计  73-75
  6.4 调簧计算模块设计  75-80
    6.4.1 DLL介绍  75-76
    6.4.2 Labview中构造DLL函数原型  76-77
    6.4.3 Visual C++中创建DLL  77-80
  6.5 数据管理模块设计  80-85
    6.5.1 数据库管理系统  80-81
    6.5.2 数据库开发工具  81-83
    6.5.3 调簧数据库设计  83-85
  6.6 远程控制模块设计  85-86
  6.7 本章小结  86-87
结论  87-88
致谢  88-89
参考文献  89-93
攻读硕士学位期间发表的论文  93

基于虚拟仪器技术的机车转向架调簧试验台研究

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