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期刊信息/Journal information
北京交通大学学报
北京交通大学
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北京交通大学

孙守光

双月刊

1673-0291

bfxb@bjtu.edu.cn

010-51688053

100044

北京西直门外上园村3号

北京交通大学学报/Journal Journal of Beijing Jiaotong UniversityCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是理工类综合性学术刊物，主要刊登北京交通大学的通信工程、交通信号控制、光纤技术、信息工程、计算机技术和软件及应用、土木工程、桥梁工程、建筑学、机械与电子控制、铁道机车车辆、电气工程、交通运输工程、运输管理，及应用数学物理化学等。读者对象为从事理论研究、工程开发的科研人员及相应的管理人员、有关高校的教师、研究生等。
正式出版
收录年代

    基于HMI-POA-VMD的列车轴箱轴承故障诊断

    陈江涛薛海白永亮
    113-121页
    查看更多>>摘要：针对列车轴箱轴承服役条件恶劣,轴承故障信号易被干扰噪声湮没,提取故障特征存在较大难度等问题,提出一种融合包络熵与峭度的调和均值指标(Harmonic Mean Index,HMI)适应度函数的变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)参数优化方法,并通过等比例试验台轴承故障数据对算法进行验证.首先,为保证综合函数表征的信号周期性与冲击性在同一个量级,引入调和均值参数,将包络熵与峭度调和均值指标作为适应度函数,采用鹈鹕优化算法(Pelican Optimization Algorithm,POA)进行全局最优值搜索;其次,通过HMI-POA算法优化筛选VMD关键参数,确定最优分解层数K和惩罚因子α,代入关键参数值将故障信号分解为K个本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF),并根据加权峭度(Weighted Kurtosis,WK)指标确定最佳分量;最后,包络解调最佳分量信号,提取滚动轴承的故障特征成分,采用等比例试验台故障数据验证所提HMI-POA-VMD算法的有效性,并与传统方法比较,以故障特征系数(Fault Feature Coefficient,FFC)为评判依据,验证其优越性.研究结果表明:所提方法具有较高的故障频率提取率,相较于单一适应度函数优化,FFC提升49.1%,相较于传统VMD,FFC提升62.5%,有效提取了更为丰富的故障频率,实现了噪声环境下特征信息的准确获取.

    滚动轴承变分模态分解鹈鹕优化算法调和均值指标故障特征提取

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    考虑碰摩的长轴承-双盘转子系统的非线性动力学特性

    尹凤伟王学明薛海
    122-132页
    查看更多>>摘要：针对长轴承支撑的复杂转子系统,建立一类含非对称非线性弹簧阻尼耦合支撑的双盘转子系统的力学模型.首先,计算润滑油膜力和转定子因碰摩产生的碰摩力等非线性力,并将两端轴承和底座之间等效为非线性的弹性阻尼耦合作用.其次,基于多目标协同、多参数耦合仿真分析,采用变步长四阶 Runge-Kutta 法数值计算,分析一类长轴承双盘转子系统的周期碰摩振动的模式类型、分布区域及分岔特征.最后,揭示系统的动力学特性与模型参数的关联关系.研究结果表明:转子系统随定子刚度比或转速比的增大而表现出典型的非光滑特性,系统的多种周期类型共存现象频发,当定子刚度比、间隙阈值、转速比等多参数耦合变化时,系统的非线性振动特性呈现出复杂性和多样化特征;随着定子偏心比增大,系统发生的最大碰摩力和碰摩占空比值均随之增高;系统的摩擦系数变化对系统的周期振动的模式类型、分布规律、最大碰摩力和碰摩占空比值的影响相对较小;亚谐周期振动、混沌等复杂的周期碰摩振动随系统转速比增大而持续发生.

    转子动力学长轴承周期振动碰摩振动分岔

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    基于改进YOLOv8的轨道板裂缝检测算法

    付浩辰白堂博许贵阳宗浩...
    133-143页
    查看更多>>摘要：高铁轨道板裂缝严重危害车辆运行安全,针对目前裂缝维护中存在无效修复裂缝的问题,提出基于YOLOv8-DSC模型的多类裂缝检测方法.首先,在骨干网络引入动态蛇形卷积模块(Dy-namic Snake Convolution,DSC),基于此重新构造C2f中的Bottleneck结构,建立为C2f-v1模块,从而替换YOLOv8骨干网络的部分C2f模块,提升无效修复裂缝多尺度细节特征的获取能力;其次,在颈部网络引入CBAM注意力机制,增强模型对关键特征的关注度,强化细小裂缝特征在神经网络中的传递;再次,在损失函数方面,利用SIoU损失函数替换CIoU,削弱几何因素对模型的过度惩罚,减少对模型训练的干预以增加模型对相似裂缝的泛化能力;最后,从网络结构、裂缝数据、分类方法和环境条件 4个方面对其进行验证和评价.研究结果表明:YOLOv8-DSC模型相较于YO-LOv8原模型,漏检误检情况得到明显改善,平均精度均值及查全率分别提高了4.6%、4.0%,且在不利环境条件下具有良好的鲁棒性和适应性,有效实现了轨道板无效修复裂缝的准确检测.

    高速铁路裂缝检测轨道板裂缝YOLO图像处理

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    碳纤维复合材料超大开度门结构设计与仿真

    梁永廷于文学熊芯乔珂...
    144-153页
    查看更多>>摘要：为提升货运动车组大尺寸货物快速装卸效率和满足节能减排需求,设计一种基于碳纤维复合材料的超大开度车门及自动化开闭装置,以减轻整车重量、降低能耗,适应大开度车门高强度、高刚度、低重量要求.首先,借鉴航空、铁路货运等成熟应用案例进行碳纤维复合材料车门的结构设计.然后,采用HyperWorks商用仿真软件对门体结构设计进行数值模拟研究,通过深入分析纵梁、环梁、蒙皮结构对碳纤维复合材料超大开度门扇刚度、强度的影响,进一步优化门扇的结构设计和材料铺层.最后,设计大型测试工装,加载模拟内外部气压的载荷进行大开度车门的结构测试,验证超大开度车门的力学性能和锁紧性能.研究结果表明:板梁结构采用7根环梁和16个四周锁紧装置结构的一体超大门扇可满足其强度和刚度的设计标准,且工艺具有可操作性,优化效果显著,符合实际技术要求.

    高速动车组车门碳纤维车门复合材料有限元仿真优化设计

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    具有柔性驱动关节的串并混联仿生机械臂

    张秀丽孙国康周洪淼刘颖...
    154-161页
    查看更多>>摘要：现有协作机器人多采用串联刚性结构,与人的共融性较差,限制了机器人的应用场景.为解决协作机器人在柔顺性和环境适应性上的不足,首先,基于人体手臂肌肉柔性并联驱动机理,设计一种6自由度串并混联机械臂SoftArm-6,由臂部3个串联自由度和腕部3个并联自由度组成,采用电机串联弹性驱动器(Series Elastic Actuator,SEA)构成柔性驱动关节,通过建立机械臂的运动学模型,基于机构等效原理实现串并混联机械臂的位姿解耦.其次,基于Kinect人体运动捕捉的在线轨迹示教方法,针对驱动关节中SEA柔性环节带来的位置精度降低、易抖动等问题,设计基于虚位移原理的前馈重力补偿算法.最后,针对SoftArm-6样机设计轨迹跟随、示教抓取等实验.研究结果表明:SoftArm-6在轨迹跟随任务中的偏差小于1.5%,抓取成功率达98%,显著提升了操作精度和环境适应性.该设计为协作机器人在复杂、不确定环境中的应用提供了新的技术支持.

    串并混联机构柔性关节运动控制重力补偿

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    高速磁悬浮涡流制动系统电磁特性研究

    吕刚王耀航刘雅青崔磊磊...
    162-169页
    查看更多>>摘要：针对工程中对高速磁悬浮列车涡流制动系统(Eddy Current Braking System,ECBS)电磁特性研究不够深入的问题,提出电磁模型并建立制动力与列车运行速度、磁极对数、励磁电流、次级板厚度、励磁线圈匝数、铁芯齿槽结构等参数之间的关系.首先,基于等效电流层法将涡流制动系统分为3个求解区域,并且计算各求解区域内的磁场分布表达式.其次,建立感应电流密度分布模型,计算趋肤效应对次级板材料电导率的影响,并对其进行参数修正.再次,引入次级板材料电导率修正系数,利用各求解区域上的边界条件计算次级板与气隙交界面处的磁通密度表达式.最后,根据麦克斯韦应力张量法推导出制动力表达式,根据磁悬浮列车涡流制动系统的参数搭建三维有限元仿真模型.研究结果表明:在对涡流制动力随速度、励磁电流和次级板厚度3种参数变化情况下的曲线分析可知,解析计算和有限元仿真结果之间的平均相对误差在10%以内,验证了数学解析模型的有效性;制动力随列车运行速度增加,先增大后减小,在速度为50 km/h时出现峰值;制动力随励磁电流、励磁线圈匝数等参数增加而增大;制动力随磁极极距、次级板厚度等参数增加,先增大后趋于平稳;制动力随初级槽深增加先保持平稳,当通过临界点后迅速减小.

    涡流制动等效电流层法有限元法电磁特性

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    无轴承开关磁阻电机模型参考自适应法无位移传感器控制

    王璇王喜莲黄柱良崔睿珍...
    170-178页
    查看更多>>摘要：针对传统机械式位移传感器价格昂贵、灵敏度易受工作环境影响等问题,将模型参考自适应法(Model Reference Adaptive System,MRAS)应用于电机的径向位移观测中,提出一种新型无轴承开关磁阻电机(Bearingless Switched Reluctance Motors,BSRM)无位移传感器控制策略.首先,基于共悬浮绕组式无轴承开关磁阻电机的数学模型,以绕组电流为状态变量,建立参考模型和可调模型.其次,选取比例积分自适应律,构建电机无位移传感器控制系统,并通过波波夫超稳定性定理证明无位移传感器控制系统的稳定性.最后,在宽转速和受到干扰力的情况下进行仿真和实验研究.研究结果表明:该系统能够在不同转速和受到干扰力的情况下实现电机转子径向位移的实时跟踪和准确估计;将无位移传感器观测方案所得的位移信号反馈至电机的悬浮控制系统,在500、1 000、1 500 rpm 3种典型转速和受到干扰力的情况下,均能将电机的转子径向位移控制在-0.08～0.08 mm范围内,该系统能够实现电机在没有位移传感器情况下的稳定悬浮.

    无轴承开关磁阻电机共悬浮绕组模型参考自适应无位移传感器控制

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    基于单相谐波注入的并网变流器dq阻抗测量方法研究

    周昊唐芬王富艳张权宝...
    179-186页
    查看更多>>摘要：新能源并网系统稳定性分析通常应用阻抗分析法,需要确定其并网变流器dq阻抗,而传统阻抗测量方法存在测量效率偏低,对测量设备要求较高等问题,为此提出一种基于单相谐波电压注入原理的并网变流器dq阻抗测量方法.首先,分析基于谐波注入的并网变流器dq阻抗测量原理,明确测量dq阻抗需要两组独立的扰动电压和扰动电流.然后,分析单相谐波注入dq阻抗测量原理,结合多个频率点测量时注入频率间的关系,设计单相谐波注入dq阻抗测量方法在测量并网变流器单频率点和多频率点阻抗时的测量步骤.最后,分别对单电流环和电压电流双环控制下的并网变流器进行阻抗测量仿真和实验测量.研究结果表明:与传统三相谐波注入的测量方法相比,单相谐波注入dq阻抗测量方法在保有测量精度的同时,能够降低对谐波注入设备的要求;在多频率点测量时,单相谐波注入方法测量次数少于传统三相谐波注入方法,可以减少测量量,提高测量效率.

    电力电子与电气传动并网变流器谐波注入阻抗测量

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    《北京交通大学学报》征稿简则

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