第一篇：動車組制動名詞術(shù)語總結(jié)
制動名詞術(shù)語總結(jié)
Analog Convert電空模擬轉(zhuǎn)換 AGTU: Air Generation & Treatment Unit供風(fēng)及供風(fēng)處理單元 AGU: Air Generation Unit供風(fēng)單元 Air Dryer空氣干燥器 ATP: Auto Train Protection列車自動防護(hù) ATU: Air Treatment Unit供風(fēng)處理單元 BCU: Brake Control Unit制動控制單元 BLCU: Brake logic Control Unit制動邏輯控制單元 BFC: Tread Brake Actuator踏面制動器 BFCF: Tread Brake Actuator + Parking Portion踏面制動器＋停放制動 BP: Brake Pipe制動管／列車管 Brake Control制動控制 Brake Disc/Disk制動盤 Compatibility Test兼容性試驗(yàn) DBV: Driver’s Brake Valve司機(jī)制動閥 Distributing Valve（空氣）分配閥 DMU: Diesel Motor Unit內(nèi)燃動車組 EBCU: Electronic Brake Control Unit電子控制單元 ED: Electro Dynamic(Brake)電制動 Electric Magnet Valve電磁閥1
Emergency Exhaust Valve緊急排風(fēng)閥 EMU: Electro Motor Unit電動車組 Endurance Test耐久試驗(yàn) EP: Electro Pneumatic電空 EPM: Electro Pneumatic Modulator電空調(diào)制器 LCU: Locomotive Control Unit機(jī)車控制單元 MP: Main Pipe總風(fēng)管 MU: Multiple Unit重聯(lián)機(jī)車 MVB: Multi Vehicle Bus多功能車輛總線 NC: Normal Close常閉型（電磁閥）NO: Normal Open常開型（電磁閥）Option:選項(xiàng) Pantograph Compressor輔助（受電弓）壓縮機(jī) “O” Ring“O”型圈 RAMS: Reliability, Availability, Maintainability, Safety可靠性、有效性、可維護(hù)性和安全性 Routine Test and Inspection例行試驗(yàn)與檢驗(yàn) Rubber Pad橡膠墊 RV: Relay Valve中繼閥 Sanding Device撒砂裝置 Screw Compressor螺桿壓縮機(jī) Shutoff Valve Seat Cushion遮斷閥座襯墊
TCU: Traction Control Unit牽引控制單元 Type Test型式試驗(yàn) WSP: Wheel Slide Protection防滑器 WTB: Wire Train Bus絞線式列車總線
第二篇：動車組制動技術(shù)復(fù)習(xí)題及參考答案
中南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程考試復(fù)習(xí)題及參考答案
動車組制動技術(shù)
一、填空題：
1.現(xiàn)代列車產(chǎn)生制動力的方法有
制動、制動和
制動三種。
2.同一材質(zhì)的閘瓦的摩擦系數(shù)與、和
有關(guān)。
3.按照制動力形成方式的不同，制動方式可分為
制動和
制動。
4.動車組制動控制系統(tǒng)ATC包括、和
三個子系統(tǒng)。
5.動車組制動控制系統(tǒng)主要由
裝置、裝置和
裝置組成。
6.列車制動力是由制動裝置產(chǎn)生的、與列車運(yùn)行方向、列車運(yùn)行的、司機(jī)可根據(jù)需要調(diào)節(jié)的力。
7.按照列車動能轉(zhuǎn)移的方式的不同，制動方式可分為
和
兩大類。
8.動力制動的形式主要包括
和，它們又屬于
制動。
9.閘瓦制動中，車輪、閘瓦、鋼軌間一般分析時存在、、三種狀態(tài)。
10.根據(jù)粘著條件可知，動車組產(chǎn)生滑行原因主要有、。
11.車輛基礎(chǔ)制動裝置是由、、、及
所組成。
12.高速動車組制動時采用
優(yōu)先的空、電聯(lián)合制動模式。
13.輪軌間粘著系數(shù)的主要影響因素有
和。
14.車輪不打滑的條件是
不應(yīng)大于輪軌間的。
15.防滑裝置按其按構(gòu)造可分為、和
三種防滑器。
16.動車組滑行的檢測方法主要有、和
檢測。
17.動車組制動指令傳輸信號的類型有
信號和
信號。
18.動車組的制動指令一般由頭車內(nèi)的或
裝置下達(dá)的。
19.動車組空氣制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)制動裝置是由、兩部分組成。
20.動車組空氣制動是由
裝置、裝置、裝置和
系統(tǒng)組成。
二、名詞解釋：
1.制動
2.緩解
3.車輛制動裝置
4.制動方式
5.空氣制動機(jī)
6.粘著
7.備用制動”
8.電制動
9.翼板制動
10.非常制動
11.常用制動
12.緊急制動
13.基礎(chǔ)制動裝置
14.列車制動距離
15.耐雪制動
16.閘瓦制動
17.電空制動機(jī)
三、簡答題：
1.何謂CRH2輔助制動？
2.制動控制單元（BCU）的作用是什么？
3.動車組的基礎(chǔ)制動裝置有哪兩部分組成？其作用是什么？
4.動車組何時會產(chǎn)生緊急制動作用?
5.制動力產(chǎn)生的條件是什么?
6.制動裝置的作用是什么？
7.縮短動車組制動距離的措施是什么？
8.基礎(chǔ)制動裝置的用途是什么？
9.列車制動產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)是什么？
10.電阻制動與再生制動各有何特點(diǎn)？
11.動車組的停放制動有什么作用？
12.粘著制動與非粘著制動有何區(qū)別？
13.緩解的穩(wěn)定性和制動靈敏度為什么必須統(tǒng)籌兼顧？
四、分析題：
1.為什么動力制動裝置要和空氣制動裝置配合使用？
2.動車組為什么要采取“空、電聯(lián)合制動模式，電制動優(yōu)先”的方式？
3.怎樣從概念上區(qū)分動力制動、電制動、再生制動？
4.分析車輪產(chǎn)生滑行的原因以及如何解決車輪滑行。
5.分析如何利用增粘技術(shù)改善粘著。
6.分析CRH2基礎(chǔ)制動裝置采用油壓卡鉗式盤形制動的優(yōu)勢。
五、論述題：
1.動車組的特點(diǎn)有哪些？其中哪些對制動系統(tǒng)的影響較大？
2.論述車輪產(chǎn)生滑行的原因以及如何解決車輪滑行問題？
3.粘著系數(shù)與那些因素有較大的關(guān)系，如何提高動車組輪軌間的粘著系數(shù)？
4.論述基礎(chǔ)制動裝置中盤型制動與閘瓦制動相比有哪些優(yōu)點(diǎn)與不足之處。
5.論述渦流軌道與磁軌制動各有何優(yōu)劣。
6.論述飛輪儲能是如何實(shí)現(xiàn)能量的吸入和釋放以及在我國的應(yīng)用情況
參考答案
一、填空題：
1.摩擦制動、動力制動、電磁制動
2.閘瓦壓力、列車運(yùn)行速度、制動初速
3.粘著、非粘著
4.ATP、ATO、ATS
5.制動電子控制、制動信號發(fā)生、制動信號傳輸
6.相反、阻礙、外力
7.熱逸散、動能轉(zhuǎn)變成可用能、8.電阻制動、再生制動、粘著
9.理想純滾動、滑動、粘著或靜摩擦
10.制動力過大、粘著
11.制動缸、制動力傳遞裝置、閘瓦裝置、空重車調(diào)整裝置
12.電制動
13.車輪和鋼軌的表面狀況、列車運(yùn)行速度
14.制動力、粘著力
15.機(jī)械式、電子式、微機(jī)控制式
16.減速度、速度差、滑行率
17.數(shù)字、模擬
18.司機(jī)制動控制器、ATC
19.傳動、摩擦
20.制動指令及傳輸、制動控制、基礎(chǔ)制動、制動供風(fēng)
二、名詞解釋：
1.制動：就是人為地使列車減速、阻止其運(yùn)動和加速或使其在規(guī)定的距離內(nèi)停車。
2.對已經(jīng)施行制動的物體，解除或減弱其制動作用，均可稱之為緩解。
3.車輛制動裝置就是為使車輛能施行制動和緩解而安裝于車輛上的一整套設(shè)備的總稱。
4.制動方式：所謂制動方式是指列車動能轉(zhuǎn)移的方式，或制動力獲取的方式。
5.空氣制動機(jī)：就是用壓力空氣（壓縮空氣）作為原動力，以改變空氣壓強(qiáng)來操縱控制。
6.由于正壓力而保持動輪與鋼軌接觸處相對靜止的現(xiàn)象稱為“粘著”。
7.備用制動：是當(dāng)列車常用制動裝置發(fā)生故障不能實(shí)施常用制動時，利用備用制動作用能維持列車低速運(yùn)行，避免救援。
8.電制動：是將列車運(yùn)動動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎?，再變成熱能消耗掉或者反饋電網(wǎng)的制動方式。
9.翼板制動：就是利用空氣動力學(xué)的原理，在列車各車體上，布置一定數(shù)量的空氣阻力板（翼板），直接產(chǎn)生作用于車體的與列車運(yùn)動放向相反的外力。
10.是動車組在非正常情況下，為使動車組迅速停車而實(shí)施的一種制動作用。
11.常用制動：是列車在正常調(diào)速和進(jìn)站時經(jīng)常采用的一種制動作用。
12.緊急制動：是指動車組在緊急情況下，為了讓動車組迅速減速而實(shí)施的一種制動作用。
13.基礎(chǔ)制動裝置：傳送制動原動力并產(chǎn)生制動力的部分。
14.列車制動距離：就是從司機(jī)將制動閥手柄置于制動位的瞬間至列車停車的瞬間為止列車所運(yùn)行的距離。
15.耐雪制動：在降雪時，為了防止冰雪進(jìn)入制動盤和閘瓦之間，使得閘瓦無間隙輕輕接觸制動盤而產(chǎn)生的制動作用。
16.閘瓦制動：又稱踏面制動，是最常用的一種制動方式，在制動時,閘瓦壓緊車輪，輪、瓦間發(fā)生摩擦，列車的動能大部分通過輪、瓦間的摩擦變成熱能，經(jīng)車輪與閘瓦最終逸散到大氣中去。
17.電空制動機(jī)：就是電控空氣制動機(jī)的簡稱，以壓力空氣為原動力，用電氣來操縱。
三、簡答題：
1.何謂CRH2輔助制動？
答：輔助制動是以在制動裝置異常、制動指令線路斷線時常用制動系統(tǒng)不能工作時而設(shè)置的電氣指令式的輔助制動裝置。它產(chǎn)生相當(dāng)于3級、5級、7級常用制動及緊急制動的空氣制動。
2.制動控制單元（BCU）的作用是什么？
答：制動控制單元就是個計(jì)算機(jī)，它根據(jù)輸入的制動指令信號、速度信號和載荷信號輸出決定電制動力和空氣制動力的制動模式信號。即常用制動、快速制動、緊急制動、耐雪制動等，同時還可進(jìn)行防滑控制和輔助控制。
3.動車組的基礎(chǔ)制動裝置有哪兩部分組成？其作用是什么？
答：其基礎(chǔ)制動裝置則由傳動和摩擦兩部分組成。其作用都是把制動缸活塞上的推力增大若干倍以后平均地傳給各個閘瓦或閘片，使之壓緊車輪或制動盤而產(chǎn)生制動作用。
4.動車組何時會產(chǎn)生緊急制動作用?
答：緊急制動是指動車組在緊急情況下，為了讓動車組迅速減速而實(shí)施的一種制動作用。
在列車分離、總風(fēng)壓力（MR壓力）不足、制動手柄在取出位時發(fā)出動作，沒有空重車載荷調(diào)整功能以及制動力不足的情況下，緊急制動指令線失電，從而使緊急電磁閥失電打開，產(chǎn)生緊急制動作用。
5.制動力產(chǎn)生的條件是什么?
答：制動力是由閘瓦摩擦力作用而引起的，是鋼軌作用在車輪輪周上的與列車運(yùn)行方向相反的外力。其大小可根據(jù)建立的力矩平衡方程式∑M=0求得。在轉(zhuǎn)動慣量忽略不計(jì)；輪子與鋼軌處于靜摩擦或粘著狀態(tài)的兩個條件下，制動力在數(shù)值上就等于閘瓦摩擦力，即
∑BL=
∑K?jk
(kN)
6.制動裝置的作用是什么？
答：制動裝置是用外力迫使運(yùn)行中的機(jī)車車輛減速或停車的一種設(shè)備。它不僅是列車安全、正點(diǎn)運(yùn)行的重要保證，而且也是提高列車重量和運(yùn)行速度的前提條件。因此，制動裝置的性能好壞，對鐵路的運(yùn)輸能力和行車安全都有直接影響。
7.縮短動車組制動距離的措施是什么？
答：（1）減少列車空走時間，如采用電空制動取代空氣制動；
（2）采用大功率盤形制動機(jī)；
（3）采用復(fù)合制動方式，如空氣盤形制動+電氣電力制動+非粘著制動。
8.基礎(chǔ)制動裝置的用途是什么？
答：(1)產(chǎn)生并傳遞制動原力；
(2)將制動原力放大一定的倍數(shù)；
(3)保證各閘瓦或閘片有較一致的閘瓦或閘片壓力。
9.列車制動產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)是什么？
答：從能量的觀點(diǎn)看，“制動”的實(shí)質(zhì)就是設(shè)法將動能從動車組上轉(zhuǎn)移出去，使動車組減速或停止。從作用力的觀點(diǎn)來看，“制動”就是讓制動裝置產(chǎn)生與動車組相反的制動力，使動車組減速或停止。采取什么制動方式使動車組的動能轉(zhuǎn)移出去，采取什么制動方式獲取這種制動力，是制動的基本問題。
10.電阻制動與再生制動各有何特點(diǎn)？
答：電阻制動是把由列車動能轉(zhuǎn)化出來的電能直接消耗在隨車安裝的制動電阻上，然后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽偻ㄟ^通風(fēng)設(shè)備把熱散掉；再生制動就是將電能通過牽引傳統(tǒng)系統(tǒng)的變流器逆向變換，把三相交流電變成單相工頻交流電，再返回電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)能量再生。比電阻制動更具有節(jié)能、環(huán)保，而且整個動車組輕量化。
11.動車組的停放制動有什么作用？
答：停放制動是為了防止動車組在長時間停放時發(fā)生溜逸事故而設(shè)置的，動車組大多常用彈簧蓄能制動裝置來實(shí)施。動車組運(yùn)行時，利用壓縮空氣的壓力抵消蓄能彈簧的彈力，不讓其發(fā)揮作用；當(dāng)壓縮空氣逐漸減小時，停放制動作用就自動逐步體現(xiàn)。
12.粘著制動與非粘著制動有何區(qū)別？
答：依靠粘著滾動的車輪與鋼軌粘著點(diǎn)之間的粘著力來實(shí)現(xiàn)車輛的制動，稱為粘著制動。列車采用粘著制動時，能夠獲得的最大制動力不會大于粘著力。采用粘著制動方式，對車輪和鋼軌都有磨損，增加維護(hù)檢修成本；而軌道電磁制動與軌道渦流制動屬于非粘著制動。制動時，鋼軌給出的制動力并不通過輪軌粘著點(diǎn)作用于車輛，而由鋼軌直接作用于吊掛在轉(zhuǎn)向架上的電磁鐵。制動力的大小不受輪軌間粘著力的限制，是超出粘著力以外獲取制動力的一種制動方式。所以，也叫粘著外制動。它主要用于粘著制動力不夠的高速旅客列車上，作為一種輔助的制動方式。對車輪和鋼軌磨損較低。
13緩解的穩(wěn)定性和制動靈敏度為什么必須統(tǒng)籌兼顧？
答：所謂穩(wěn)定性即列車管的減壓速度極為緩慢時，制動閥不發(fā)生制動動作的性能。例如，列車管的減壓速度為0.5～1.0KPa/s之內(nèi)，制動閥不應(yīng)該發(fā)生動作。列車管以一定速度減壓，必須發(fā)生制動。即閥具有一定的靈敏度。例如，當(dāng)列車管減壓速度為5～10KPa/s時，閥不應(yīng)晚于6秒鐘發(fā)生動作。兩者必須統(tǒng)籌兼顧，既要保證列車管減壓速度低于緩解穩(wěn)定性要求的臨界值時不發(fā)生自然制動，又要保證減壓速度達(dá)到制動靈敏度規(guī)定的。
臨界值時必定能起制動作用。
四、分析題：
1.為什么動力制動裝置要和空氣制動裝置配合使用？
答：空氣制動裝置主要由空氣壓縮機(jī)、總風(fēng)缸、分配閥、制動缸、單獨(dú)制動閥（小閘）和自動制動閥（大閘）等部件組成。當(dāng)司機(jī)操縱小閘時，通過分配閥的作用能單獨(dú)控制機(jī)車，使列車產(chǎn)生制動或緩解作用。動力制動裝置是利用牽引電機(jī)的可逆原理，在動車組需要減速時，將動車組轉(zhuǎn)換為制動工況，此時牽引電動機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電工況，并通過輪對將列車的動能變成電能。對電機(jī)產(chǎn)生的電能的不同處理方式，形成了不同方式的動力制動。動力制動的特點(diǎn)是速度低時制動力小，速度高時制動力大。因此動力制動特別適合于長大下坡道上進(jìn)行恒功率制動，不但安全性比較高，可以縮短運(yùn)轉(zhuǎn)時分，提高區(qū)間通過能力，還可以大大減少車輪和閘瓦的磨耗，而當(dāng)進(jìn)站停車速度低到30km/h以下時，動力制動的制動力就很小了，因此必須和空氣制動裝置配合使用。
2.動車組為什么要采取“空、電聯(lián)合制動模式，電制動優(yōu)先”的方式？
答：動車組采用“空、電聯(lián)合制動模式，電制動優(yōu)先”的方式可以在執(zhí)行空氣制動時充分利用電制動力來減少基礎(chǔ)制動裝置的機(jī)械磨耗，大大地降低檢修成本，加快制動力上升速度，提高制動系統(tǒng)的可靠性和安全性，以達(dá)到延長基礎(chǔ)制動裝置的使用壽命及縮短制動距離的目的；同時也節(jié)約了電能，體現(xiàn)了空電聯(lián)合制動的優(yōu)越性。
3.怎樣從概念上區(qū)分動力制動、電制動、再生制動？
答：動力制動是指利用動力傳動系統(tǒng)或其一部分產(chǎn)生制動力的制動方式。它包括電制動和空氣制動，電制動是指利用電力傳動裝置產(chǎn)生制動力的動力制動方式。電制動又分成再生制動和電阻制動兩種形式。再生制動是將牽引電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)，也即將列車動能轉(zhuǎn)化為電能，再將電能通過牽引傳動系統(tǒng)的變流器逆向變換，把三相交流電變成單相工頻交流電，再返回電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)能量再生。
4.分析車輪產(chǎn)生滑行的原因以及如何解決車輪滑行。
答：根據(jù)粘著條件可知，產(chǎn)生滑行原因不外乎兩個，一個是制動力過大，另一個是粘著降低。一般制動力在設(shè)計(jì)時已經(jīng)考慮了設(shè)計(jì)粘著系數(shù)的限制，因此在制動時突然增大的可能性較小，唯一的可能是在電空配合的控制上存在不協(xié)調(diào)，所以只要合理設(shè)計(jì)電空配合控制，制動力過大的可能性就可以排除。然而，滑行的原因大多是由于粘著的降低，因此，可以采用主動防滑措施解決因粘著降低而造成的滑行；或者利用防滑器防止粘著制動因制動力過大而引起車輛滑行。
5.分析如何利用增粘技術(shù)改善粘著。
答：踏面清掃是改善輪軌接觸面粘著條件的有效方法。在制動時，使踏面清掃瓦貼靠車輪踏面，將踏面上的污濁物清掃干凈，恢復(fù)輪軌間應(yīng)有的粘著狀態(tài)；同時，由于清掃瓦是用特殊的增粘材料制成的，所以在清掃踏面時，把微量的增粘材料附著在車輪踏面上，使輪軌間的粘著系數(shù)增加，可有效地改善粘著狀態(tài)。但并不承擔(dān)任何制動功能。
踏面清掃裝置為空氣式，清掃裝置的動作受控于踏面清掃控制系統(tǒng)的指令，它在車輪發(fā)生空轉(zhuǎn)滑行和速度在30km/h以上三種條件下實(shí)行。氣缸內(nèi)為活塞和間隙自動調(diào)整裝置，活塞桿頭部I與閘瓦連接，閘瓦為樹脂合成材料。閘瓦可以方面地更換，打開閘瓦托座上的鎖閉裝置，就能將閘瓦由內(nèi)向外的方向取出。
6.分析CRH2基礎(chǔ)制動裝置采用油壓卡鉗式盤形制動的優(yōu)勢。
答：CRH2基礎(chǔ)制動裝置采用了空—油變換的液壓卡鉗式盤形制動裝置，即列車制動管的壓縮空氣需要經(jīng)過增壓缸的轉(zhuǎn)換后，向制動卡鉗的小油缸輸出高壓油液，推動卡鉗活塞上的閘片夾緊制動盤形成制動力。其優(yōu)點(diǎn)是：能夠通過制動控制系統(tǒng)滿足不同載重條件下對不同制動倍率（即制動力）的要求以及防滑要求；同時可以簡化制動單元的結(jié)構(gòu)，取消復(fù)雜的杠桿構(gòu)件和空氣單元制動缸；由于油是不可壓縮液體，空氣部分的容積變化小，壓力上升塊。
五、論述題：
1.答案要點(diǎn)：動車組是由帶動力的動車與不帶動力的拖車的旅客列車車組，具有以下特點(diǎn)：
（1）成組使用、編組固定；可單列運(yùn)行，也可兩列連掛運(yùn)行。
（2）按動力方式分有內(nèi)燃動車組和電動車組，動力布置形式又分為動力集中和動力分散式動車組，現(xiàn)代高速動車組和地鐵動車組基本采用電動車組，并采用交流傳動。
（3）動車組中各車之間采用密接式車鉤，整體運(yùn)用維修，大修前不解體。
（4）兩端均可操縱，不需轉(zhuǎn)向，任何一端均可控制動車。
（5）通過網(wǎng)絡(luò)或電纜實(shí)現(xiàn)同步牽引、同步調(diào)速、同步制動等重聯(lián)功能。
對動力分散的動車組而言，列車制動裝置是指動車制動裝置、拖車制動裝置的組合，它們共同形成完整的制動系統(tǒng)。它包括兩個部分：制動控制系統(tǒng)和制動執(zhí)行系統(tǒng)。制動控制
系統(tǒng)由制動信號（或指令）發(fā)生與傳輸裝置和制動控制裝置組成；制動執(zhí)行系統(tǒng)通常稱為基礎(chǔ)制動裝置，包括閘瓦制動和盤形制動。因此，上述（1）、（2）、（4）、（5）都對制動系統(tǒng)影響較大。
2.答案要點(diǎn)：根據(jù)粘著條件可知，產(chǎn)生滑行原因不外乎兩個，一個是制動力過大，另一個是粘著降低。一般制動力在設(shè)計(jì)時已經(jīng)考慮了設(shè)計(jì)粘著系數(shù)的限制，因此在制動時突然增大的可能性較小，唯一的可能是在電空配合的控制上存在不協(xié)調(diào)，所以只要合理設(shè)計(jì)電空配合控制，制動力過大的可能性就可以排除。然而，滑行的原因大多是由于粘著的降低，主動防滑的主要措施就是圍繞粘著做文章，被動防滑圍繞制動力過大做文章。
1)采用減速度控制技術(shù)；
2)利用增粘技術(shù)改善粘著；
3)首車制動減速模式；
4)撤砂增粘。
被動防滑的主要方法就是利用防滑器來改善輪軌運(yùn)行狀態(tài)。
3.答案要點(diǎn)：粘著系數(shù)的影響因素主要有兩個：列車運(yùn)行速度和車輪、鋼軌的表面狀況；輪軌間表面狀況包括：干濕情況、臟污程度、是否有銹、是否撒砂以及砂的數(shù)量和品質(zhì)等等。輪軌的濕度、臟污程度又與天氣、環(huán)境污染狀況和制動裝置形式(有無踏面或軌面清掃設(shè)備)等因素有關(guān)。列車運(yùn)行速度對粘著系數(shù)的影響主要是：隨著制動過程中列車速度的降低，沖擊振動以及伴隨而來的縱向和橫向的少量滑動都逐漸減弱，因而粘著力和粘著系數(shù)也逐漸增大，其增大的程度與機(jī)車車輛動力性能、軌道的情況等有關(guān)。因此，（1）現(xiàn)代高速動車組多采用動分散模式，在牽引與制動工況下，能夠充分利用粘著；
（2）動車組均設(shè)置了高性能電子防滑器進(jìn)行防滑控制，以便充分利用粘著；
（3）采用增粘裝置（車輪踏面清掃裝置）以提高粘著系數(shù)；
（4）采用撒砂裝置；由于動車組運(yùn)行環(huán)境不同，在惡劣條件下，可通過撒砂系統(tǒng)有效
改善輪軌接觸面的工作環(huán)境，改善粘著系數(shù)，提高動車組運(yùn)行品質(zhì)。
4.答案要點(diǎn)：盤形制動又稱為摩擦式圓盤制動，是在車軸上或在車輪輻板側(cè)面裝設(shè)制動盤，用制動鉗將合成材料制成的兩個閘片緊壓在制動盤側(cè)面，通過摩擦產(chǎn)生制動力，把列車動能轉(zhuǎn)變成熱能，耗散于大氣之中。
優(yōu)點(diǎn)：
(1)可以大大減輕車輪踏面的熱負(fù)荷和機(jī)械磨耗。
(2)可按制動要求選擇最佳“摩擦副”，制動盤可以設(shè)計(jì)成帶散熱筋的，旋轉(zhuǎn)時使其具有半強(qiáng)迫通風(fēng)的作用，以改善散熱性能，適用于高速、重載列車。
(3)制動盤平穩(wěn)，幾乎沒有燥聲。
不足：
(1)車輪踏面沒有閘瓦的磨刮，輪軌粘著將惡化。所以，為了防止高速滑行，既要考慮采用高質(zhì)量的防滑裝置，也要考慮加裝踏面清掃器，同時采用以盤形為主、盤形+閘瓦的混合制動方式，來有效縮短制動距離。
(2)制動盤使簧下重量及其引起的沖擊振動增大；運(yùn)行中還要消耗牽引功率，速度愈高，這種功率損失也越大。
5.答案要點(diǎn)：
軌道電磁（磁軌）制動與軌道渦流制動都屬于非粘著制動。磁軌制動就是通過講車輛轉(zhuǎn)向架上的磁鐵吸附在軌道上并使磁鐵在軌道上滑行產(chǎn)生摩擦制動力的制動。而軌道渦流制動是將電磁鐵落到距軌面7～10mm處，電磁鐵與鋼軌間的相對運(yùn)動引起電渦流作用形成制動力。
磁軌制動的制動力取決于磁鐵長度、磁鐵對鋼軌的吸引力、軌道與極靴間的摩擦系數(shù)。
在速度為250km/h時，每組磁軌制動體的制動力可以達(dá)到3～3.5kN。每輛車若裝4組電磁鐵，在高速下可實(shí)現(xiàn)0.25m/s2的制動減速度。由于磁軌制動對鋼軌磨耗大，故不作為常用制動方式，只在緊急制動情況下使用。
磁軌制動與輪軌間粘著系數(shù)無關(guān)，故受氣候影響較小。使用磁軌制動還可改善輪軌粘著，在相同情況下，采用磁軌制動的列車比不采用磁軌制動的列車可提速40km/h以上。
當(dāng)軌道渦流電磁鐵與軌道間隙為7mm、速度為250km/h時，28kW的勵磁功率可產(chǎn)生7.2kN的制動力。渦流制動對電磁鐵與鋼軌的氣隙很敏感，氣隙每變化1mm,制動力變化10%，隨著速度的增加，電磁鐵與鋼軌垂直吸引力增加。其優(yōu)點(diǎn)：鋼軌無磨耗，高速時制動力大，可控制，結(jié)冰時有制動力；缺點(diǎn)：功耗大，1m：37kW，鋼軌嚴(yán)重發(fā)熱，50km/h以下不能工作，對軌道電路有影響，增加簧下質(zhì)量2.4t。適用無縫軌道線路，采用LZB信號系統(tǒng)。
6.答案要點(diǎn)：飛輪儲能是具有廣泛應(yīng)用前景的新型機(jī)械儲能方式，也被稱為機(jī)械電磁。
它的基本原理是由電能驅(qū)動飛輪加速到高速旋轉(zhuǎn)，電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能儲存，當(dāng)需要電能時，飛輪驅(qū)動電動機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，飛輪減速，將動能轉(zhuǎn)換成電能。飛輪的升速和降速，實(shí)現(xiàn)了電能的存入和釋放。
我國對飛輪的研究，始于1993年，最早研究儲能飛輪的實(shí)驗(yàn)室建于1995年。在理論分析及模型試驗(yàn)方面也已取得了一定的進(jìn)展。1997年國內(nèi)研制出第一套復(fù)合材料飛輪系統(tǒng)，轉(zhuǎn)子重8kg,直徑23cm,1998年成功運(yùn)轉(zhuǎn)到48000r/m，線速度580m/s，實(shí)現(xiàn)充放電。
1999年國內(nèi)有關(guān)單位研制出第二代飛輪，重15kg,直徑30cm，于2001年4月成功運(yùn)轉(zhuǎn)到70000r/m,線速度650m/s，儲能量0.5kW·h。
飛輪儲能系統(tǒng)是一種具有光電一體化的高新技術(shù)產(chǎn)品，它能在較短時間內(nèi)儲存制動過程列車的動能，并能在需要的瞬間輸出強(qiáng)大的電能以滿足車輛起步加速時的需要，大大提高了車輛的動力性能。
內(nèi)燃動車組在制動能量回收和將其用于輔助傳動裝置中具有較大的潛力，實(shí)現(xiàn)制動能量回收是進(jìn)一步提高內(nèi)燃動車組的經(jīng)濟(jì)性的有效途徑之一，利用具有制動能量回收功能的復(fù)合動力傳動裝置回收能量并加以利用，可以節(jié)約29%的燃料。
第三篇：動車組制動控制系統(tǒng)故障分析及改進(jìn)
摘要
隨著高速鐵路在我國的普及，動車組的運(yùn)行安全問題受到越來越多的關(guān)注。如何保障列車安全可靠的運(yùn)行，成為近期的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。
制動控制系統(tǒng)作為動車組制動系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，能否正常穩(wěn)定工作，直接影響動車組的安全可靠運(yùn)行，因此對制動控制系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷顯得尤為重要和關(guān)鍵。由于動車組制動控制系統(tǒng)的復(fù)雜性及引進(jìn)消化吸收的時間不長，制動控制系統(tǒng)故障仍較為多發(fā)，嚴(yán)重影響著動車組的正常穩(wěn)定可靠運(yùn)行。因此本課題對動車組制動控制系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備和部件的故障及潛在故障隱患開展深入研究，提出和改進(jìn)了己有的故障特征提取技術(shù)和故障診斷方法，用于動車組制動控制系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備和部件的故障診斷，以提高制動控制系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和主動安全防護(hù)能力。設(shè)計(jì)開發(fā)了制動控制單元自動化測試與故障診斷系統(tǒng)，并運(yùn)用在CRH2型動車組制動控制系統(tǒng)的監(jiān)測與故障診斷中，取得了很好的效果。
關(guān)鍵詞:制動控制系統(tǒng)故障;診斷;集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解;最小二乘支持向量機(jī);粒子群算法
目錄
摘要.....................................................................................................................1 第1章制動控制系統(tǒng)故障診斷研究現(xiàn)狀及存在的問題...................................5
1.1故障特征提取技術(shù).................................................................................5 1.2故障診斷方法.........................................................................................6
(1)基于專家系統(tǒng)的故障診斷方法......................................................6(2)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法..............................................7(3)基于案例推理的故障診斷方法......................................................8(4)基于多智能體的故障診斷方法......................................................8(6)基于主成分分析的故障診斷方法..................................................9(7)基于支持向量機(jī)的故障診斷方法..................................................9 1.3智能故障診斷系統(tǒng)...............................................................................10 1.4存在的問題...........................................................................................12 第2章故障特征提取技術(shù)與故障診斷方法.....................................................14 2.1主成分分析法.......................................................................................14 2.2集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法.......................................................................15 2.2.1經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解...........................................................................15 2.2.2集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解...................................................................16 2.3最小二乘支持向量機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法...........................17 2.3.1最小二乘支持向量機(jī)的原理...................................................17 2.3.2最小二乘支持向量機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法...............................18 2.3.3遺傳算法...................................................................................18 2.3.4模擬退火算法...........................................................................19 2.3.5粒子群算法...............................................................................19 2.4最小二乘支持向量機(jī)的多分類方法...................................................19 2.4.1一對多的多分類法...................................................................20 2.4.2一對一的多分類法...................................................................20 2.4.3有向無環(huán)圖的多分類法...........................................................21 2.4.4二叉樹結(jié)構(gòu)的多分類法...........................................................22
2.4.5基于改進(jìn)最優(yōu)二叉樹的多分類法...........................................23 本章小結(jié)......................................................................................................24 參考文獻(xiàn)..............................................................................................................25
緒論
隨著高速動車組在我國的飛速發(fā)展，動車組運(yùn)行的可靠性和安全性受到越來越多的關(guān)注。作為動車組九大關(guān)鍵技術(shù)之一，制動系統(tǒng)能否穩(wěn)定可靠工作直接關(guān)系到動車組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。而制動控制系統(tǒng)作為制動系統(tǒng)的大腦和控制核心，負(fù)責(zé)制動系統(tǒng)的操作和具體執(zhí)行，其工作安全可靠性顯得尤為重要。
故障診斷技術(shù)是一門了解和掌握設(shè)備在使用過程中的狀態(tài)，確定其整體或局部是正常還是異常，早期發(fā)現(xiàn)故障及其原因，并預(yù)報故障發(fā)展趨勢的技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人民生活水平的提高，乘坐動車組出行變得越來越普遍。如果動車組上的某臺設(shè)備出現(xiàn)故障而又未能及時發(fā)現(xiàn)和排除，其結(jié)果不僅會導(dǎo)致設(shè)備本身損壞，還可能造成列車非正常停車或發(fā)生事故，甚至發(fā)生車毀人亡的嚴(yán)重后果，造成巨大的經(jīng)濟(jì)及人員損失。因此，對動車組組成的各個設(shè)備和零部件進(jìn)行故障診斷具有極為重要的意義。
制動控制系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，產(chǎn)生故障的環(huán)節(jié)較多，如制動控制系統(tǒng)制動控制單元通訊故障可能涉及到內(nèi)部所有控制板的工作狀態(tài);制動控制系統(tǒng)中的傳感器故障可能導(dǎo)致列車制動性能的下降或紊亂。由于列車在運(yùn)用過程中，工作環(huán)境和列車操作狀態(tài)等會實(shí)時發(fā)生改變，從而導(dǎo)致制動控制系統(tǒng)的某一故障可能只有在特定的條件下才能夠出現(xiàn)。因此有些故障需要結(jié)合車型和設(shè)備類型才能查找故障的根本原因。
當(dāng)前大部分的動車組制動系統(tǒng)及其制動控制系統(tǒng)都已經(jīng)具有一定的自行診斷功能，能夠診斷出常見的系統(tǒng)故障，但是由于出現(xiàn)故障的不可預(yù)知性和系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)場環(huán)境的多變性等因素，工作人員無法完全知道整個系統(tǒng)可能出現(xiàn)的所有故障。另一方面，設(shè)備的自診斷功能也不能診斷出設(shè)備運(yùn)行的所有故障和其自身內(nèi)部的故障，有些故障需要通過電壓、電流、溫度、壓力和速度等特征描述，需要應(yīng)用信號處理、數(shù)據(jù)挖掘和信息融合等多種技術(shù)進(jìn)行分析。由于這些技術(shù)的先進(jìn)性、復(fù)雜性和智能化高等特點(diǎn)，往往需要專門的維修人員到現(xiàn)場維修，這就導(dǎo)致故障拖延時間長、故障原因查不清楚和維修費(fèi)用高等問題。
第1章制動控制系統(tǒng)故障診斷研究現(xiàn)狀及存在的問題
目前故障診斷的理論方法主要分為三類:基于知識的方法、基于數(shù)學(xué)模型的方法和基于人工智能的方法。其中基于人工智能的故障診斷方法由于其方法的智能性和多領(lǐng)域結(jié)合，取得很大的進(jìn)展和成就。目前對故障診斷技術(shù)的研究主要分為兩部分:故障特征提取技術(shù)的研究和智能故障診斷方法的研究，下面分別對二者作簡要的概述。
1.1故障特征提取技術(shù)
在故障診斷技術(shù)的發(fā)展過程中，最重要最關(guān)鍵而且也是最困難的問題之一就是故障特征信息的提取。在某種意義上，特征提取也可以說是當(dāng)前故障診斷研究中的瓶頸問題，它直接關(guān)系到故障診斷的準(zhǔn)確性和故障早期預(yù)報的可靠性。
傳統(tǒng)的頻譜分析、傅里葉分析、包絡(luò)分析、相關(guān)分析和最大墑譜分析等信號處理方法，在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷中發(fā)揮了巨大作用，仍是目前最常用的故障特征提取方法之一。設(shè)備的故障通常以各種各樣的信號表征出來，可以通過信解決措施，防止類似故障的再次發(fā)生，在Entroncamento-Guarda貨運(yùn)機(jī)車上應(yīng)用后取得很好的效果。號分析的方法獲取某一故障的特征信息，進(jìn)而對故障進(jìn)行診斷。具體到動車組制動控制系統(tǒng)，故障特征提取與分析技術(shù)就是應(yīng)用各種信號分析技術(shù)對動車組制動控制裝置的監(jiān)測信號進(jìn)行各種分析，進(jìn)而提取出對特定故障敏感的特征信息的技術(shù)。
早期的信號分析研究主要集中在經(jīng)典信號分析方法，取得了大量的研究和應(yīng)用成果。然而以傅里葉變換為基礎(chǔ)的經(jīng)典信號分析方法也存在明顯的缺點(diǎn)，傅里葉變換反映的是一段信號的整體統(tǒng)計(jì)特性，適合平穩(wěn)信號的分析。實(shí)際上設(shè)備發(fā)生故障后，故障信號是包含噪聲等其他信號的非線性、非平穩(wěn)隨機(jī)信號，而傅里葉變化對信號的時頻細(xì)節(jié)分解不夠，在分析非線性、非平穩(wěn)信號時存在重大缺陷。隨著新技術(shù)的發(fā)展，針對非平穩(wěn)信號、非線性信號的新分析方法如小波分析、希伯特一黃變換和主成分分析等信號分析方法不斷出現(xiàn)，并且很快應(yīng)用到列車的設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷中，取得了很好的效果。Lin Lixin等在對SS7E電力機(jī)車變流器故障診斷中，采用小波分析的方法提取變流器輸出電流波形，提取小波特征嫡組成特征向量，輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行故障診斷，仿真試驗(yàn)證明了提出方法的有效性。Lei Yaguo等采用EEMD分解和小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對機(jī)車的滾動軸承進(jìn)
行了故障診斷，可以識別軸承故障的嚴(yán)重故障以及識別多種復(fù)合故障，取得了很好的效果。Morgado等”針對葡萄牙鐵路公司2600系列機(jī)車的齒輪箱外殼故障，采用PCA分析對引起外殼故障的振動和疲勞情況進(jìn)行歸納分析，并提出了相應(yīng)的解決措施，防止類似故障的再次發(fā)生，在Entroncamento-Guarda貨運(yùn)機(jī)車上應(yīng)用后取得很好的效果。
1.2故障診斷方法
隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，故障診斷方法由傳統(tǒng)的故障樹分析方法和邏輯推理法等系統(tǒng)診斷法發(fā)展到當(dāng)前的專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、粗糙集、支持向量機(jī)、信息融合理論和多智能體方法等基于模式識別等智能化診斷方法。智能診斷技術(shù)為人們提供了用智能技術(shù)解決復(fù)雜系統(tǒng)故障診斷問題的強(qiáng)有力的工具。
在本課題中，對動車組制動控制系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備和部件的故障診斷是屬于元器件級、電路板級和設(shè)備級的故障診斷，針對動車組制動控制系統(tǒng)組成設(shè)備和部件，國內(nèi)外提出了很多的故障診斷方法，常見的故障診斷方法如圖1所示。
(1)基于專家系統(tǒng)的故障診斷方法
專家系統(tǒng)主要由知識庫、數(shù)據(jù)庫、推理機(jī)、解釋機(jī)構(gòu)、機(jī)器學(xué)習(xí)、人機(jī)接口等組成，它是研究最多、應(yīng)用最為廣泛的一種故障診斷方法。
西南交通大學(xué)的張永春和劉曉卉等分別設(shè)計(jì)開發(fā)了基于故障樹的機(jī)車制動系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷專家系統(tǒng)，通過對機(jī)車制動系統(tǒng)的組成和原理進(jìn)行深入分析后，在Visual C++6.0開發(fā)環(huán)境下設(shè)計(jì)開發(fā)了制動系統(tǒng)專家故障診斷系統(tǒng)的軟硬件，在模擬試驗(yàn)臺上進(jìn)行了模擬試驗(yàn)，取得了較好的效果。但該系統(tǒng)僅對電力機(jī)車的折角塞門誤關(guān)和空氣管路泄露故障進(jìn)行了故障診斷分析，并沒有對制動控制系統(tǒng)開展相應(yīng)的研究。
中南大學(xué)的林立新設(shè)計(jì)開發(fā)了基于知識的SS7E電力機(jī)車電氣故障診斷系統(tǒng)，運(yùn)用邏輯識別法和模糊識別法通過對SS7E電力機(jī)車的電氣故障進(jìn)行認(rèn)真全面的梳理和分析，構(gòu)建了電氣系統(tǒng)故障知識庫，并運(yùn)用正反向推理和故障樹分析法，對電氣系統(tǒng)故障進(jìn)行診斷。但是只對電力機(jī)車電氣故障進(jìn)行診斷，且主要工作為設(shè)備開關(guān)量故障的檢測與診斷。
汪子皓等采用二叉樹的分析方法設(shè)計(jì)開發(fā)了二叉樹模式的知識庫和推理機(jī)，用于內(nèi)燃機(jī)車的故障診斷，取得了整車故障診斷的高效率。
由于專家系統(tǒng)存在知識獲取較難，學(xué)習(xí)能力較弱、容錯能力差以及大容量知識情況下的知識爆炸現(xiàn)象，限制了其性能和推廣應(yīng)用。(2)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Artificial Neural Network,ANN)模仿人腦神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能，具有自學(xué)習(xí)能力、并行計(jì)算能力和聯(lián)想能力，從而使人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論在機(jī)車車輛設(shè)備的智能故障診斷中得到廣泛的應(yīng)用。中南大學(xué)的聶嘩提出了基于改進(jìn)遺傳算法優(yōu)化的BP(Back Propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障診斷方法，用來診斷動車組轉(zhuǎn)向架軸承的故障，取得了不錯的效果。楊建偉等};]提出了基于小波包變換和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軸承故障診斷方法，對軸承的振動信號利用小波降噪，并提取故障特征向量，輸入到BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)智能化的故障診斷。
圖1 常見的智能故障診斷方法
大連交通大學(xué)的嚴(yán)書榮也提出了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高速列車制動故障診斷專家系統(tǒng)，把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)相結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，對高速列車制動故障 7
進(jìn)行故障診斷。
但是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在故障診斷中還存在以下問題:需要大容量的樣本進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)，且學(xué)習(xí)算法收斂的速度慢;網(wǎng)絡(luò)的泛化能力和自適應(yīng)能力較弱，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)率不穩(wěn)定，易陷入局部最優(yōu)。
(3)基于案例推理的故障診斷方法
案例推理是一種基于經(jīng)驗(yàn)知識的類比推理方法，適用于沒有完整、精確的數(shù)學(xué)模型，而有豐富經(jīng)驗(yàn)和大量詳細(xì)歷史一記錄的領(lǐng)域，對于復(fù)雜系統(tǒng)的故障診斷具有很大優(yōu)勢，相比于基于規(guī)則推理的專家系統(tǒng)，其知識獲取容易，具有記憶功能，更容易開發(fā)和實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用在鐵路機(jī)車車輛的故障診斷領(lǐng)域中。美國的Anil等提出了基于案例推理的機(jī)車故障診斷系，通過對機(jī)車故障案例的整理分析，運(yùn)用案例推理的優(yōu)勢，開發(fā)了機(jī)車故障診斷系統(tǒng)。
中南大學(xué)的趙明也提出了基于案例推理的機(jī)車故障診斷專家系統(tǒng)，通過分析和研究機(jī)車故障診斷領(lǐng)域知識特點(diǎn)和大量的故障維修日志，構(gòu)建了基于案例推理方法的專家系統(tǒng)，并對案例推理的知識工程和案例檢索技術(shù)進(jìn)行深入的分析，最后設(shè)計(jì)和建立了系統(tǒng)的概念模型、物理模型和軟件原型系統(tǒng)，并進(jìn)行了仿真測試，證明了方法的有效性。
目前，案例推理中故障案例的檢索、重用以及故障案例庫的維護(hù)成為案例推理推廣的瓶頸，案例推理需要大量的故障案例，不適合小樣本情況下的故障診斷。
(4)基于多智能體的故障診斷方法
多智能體理論和方法是分布式人工智能領(lǐng)域的重要成果，自20世紀(jì)70年代以來得到迅速發(fā)展，具有集體智能、可擴(kuò)展性高魯棒性和高可行性的優(yōu)點(diǎn)，適合于解決大規(guī)模的復(fù)雜問題。
針對電力機(jī)車電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和故障的并發(fā)性，中南大學(xué)的趙治平和、ang Yingze等分別將多智能體技術(shù)(Multi-Agent System,MAS)引入到機(jī)車故障診斷系統(tǒng)中，建立了基于多智能體技術(shù)的的8G型電力機(jī)車故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，采用多智能體組合技術(shù)進(jìn)行電力機(jī)車電氣系統(tǒng)故障的協(xié)同故障診斷，并采用智能決策方法進(jìn)行最終診斷結(jié)果確定。Yang Yingze等還搭建了20000噸重載列車同步制動系統(tǒng)在線狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)，并應(yīng)用到重載機(jī)車上。
目前關(guān)于多智能體理論還不完善，如智能體的知識表達(dá)、推理機(jī)制和智能體 8
學(xué)習(xí)等;系統(tǒng)構(gòu)建復(fù)雜，各個子智能體間的協(xié)同及沖突解決問題還有待深入研究。
（5）基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的故障診斷方法
貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是一種能夠?qū)?fù)雜系統(tǒng)建模、推理和學(xué)習(xí)的重要工具，為了提高制動系統(tǒng)故障診斷的有效性，北京交通大學(xué)的胡玲玲在詳細(xì)闡述了貝葉斯基本原理基礎(chǔ)上，建立適合空氣制動系統(tǒng)故障診斷的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的具體模型。診斷結(jié)果表明應(yīng)用該方法進(jìn)行空氣制動系統(tǒng)故障診斷的有效性，而且可以有效的解決不確定故障的診斷。
(6)基于主成分分析的故障診斷方法
針對機(jī)車制動系統(tǒng)多工況的特性，中南大學(xué)的侯文明提出了一種基于多工況多主元模型的在線診斷方法，并通過仿真試驗(yàn)驗(yàn)證了主成分分析方法在制動系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)的有效性和可行性。
(7)基于支持向量機(jī)的故障診斷方法
支持向量機(jī)((Support Vector Machine,SVM)是在統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的學(xué)習(xí)算法，它基于結(jié)構(gòu)風(fēng)險最小化原理，很好地解決小樣本、非線性及高維情況下的分類問題。支持向量機(jī)一開始用于模式識別，近年來在故障診斷領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相比，支持向量機(jī)樣本需求少，訓(xùn)練時間少，抗噪能力強(qiáng)，并能很好解決局部收斂、過學(xué)習(xí)與欠學(xué)習(xí)等問題。
中南大學(xué)的耿永強(qiáng)等提出了利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解和支持向量機(jī)診斷機(jī)車軸承故障方法，運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法對軸承振動信號進(jìn)行分解，將得到的若干個內(nèi)察模態(tài)函數(shù)((Intrinsic Mode Functions,IMF)形成初始特征向量矩陣，然后對該矩陣進(jìn)行奇異值分解，提取其奇異值作為故障特征向量，并進(jìn)一步根據(jù)支持向量機(jī)分類器的輸出結(jié)果來判斷機(jī)車軸承的工作狀態(tài)和故障類型，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法的有效性和小樣本情況下良好的泛化能力。
Luo Jianhui等利用基于模型和支持向量機(jī)的智能故障診斷方法，結(jié)合系統(tǒng)方程和非線性觀測器獲得系統(tǒng)殘差，以消除噪聲的干擾，然后利用非線性觀測器獲取特征信息，輸入到支持向量機(jī)中進(jìn)行訓(xùn)練和辨識，應(yīng)用于制動系統(tǒng)四種傳感器參數(shù)的故障診斷中。
支持向量機(jī)中不敏感損失參數(shù)、核函數(shù)參數(shù)和規(guī)則化參數(shù)等的選擇對診斷效果有著很大的影響，需要選擇合適的優(yōu)化算法對其參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理，以獲得更 9
好的診斷效果。
1.3智能故障診斷系統(tǒng)
鐵路機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)，國外發(fā)展比較快，目前國外的高速列車上都安裝有相應(yīng)的列車監(jiān)測診斷系統(tǒng)，美國GE公司開發(fā)了內(nèi)燃機(jī)車故障診斷系統(tǒng)DELTA和電力機(jī)車的LOCOCOMM系統(tǒng)，德國西門子公司開發(fā)了SIBAS32系統(tǒng)，加拿大的龐巴迪公司開發(fā)了MICAS系統(tǒng)、法國阿爾斯通公司開發(fā)了AGATE系統(tǒng)，德國的ICE2.2高速列車安裝的DAVID診斷系統(tǒng);日本新干線高速列車的監(jiān)測與診斷系統(tǒng)主要是列車控制信息管理系統(tǒng)，如日本新干線200系動車組的MON 1監(jiān)控系統(tǒng)，400系動車組的MON4監(jiān)控系統(tǒng)、800系動車組的智能化故障監(jiān)測裝置等;俄羅斯國鐵250km/h高速電動車組安裝有“雄鷹250”安全檢測與診斷系統(tǒng)。這都是20世紀(jì)90年代中后期發(fā)展起來的新興高速列車監(jiān)控和智能診斷技術(shù)。美國和加拿大致力發(fā)展的智能化鐵路系統(tǒng)，將整個鐵路構(gòu)成一個實(shí)時網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行考慮，確保鐵路安全、高效地運(yùn)行。在車載方面，分別在列車和貨車上安裝有完備的傳感器組，以保障列車的安全運(yùn)行。
我國鐵路機(jī)車車輛故障診斷技術(shù)起步較晚，但是經(jīng)過多年的不斷摸索，從早期的仿制到后來的引進(jìn)消化再吸收，逐步對鐵路機(jī)車車輛的制造和運(yùn)用形成了一系列行之有效的方法，對機(jī)車車輛控制和故障診斷技術(shù)有了比較明確的認(rèn)識。國內(nèi)從事診斷方法及實(shí)現(xiàn)技術(shù)的研究較多，但對診斷設(shè)備的研究較少，雖然有的試制了樣機(jī)，并在鐵路現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)考核運(yùn)用過，但由于種種原因，最終沒有形成一種產(chǎn)品真正的大批量在機(jī)車車輛上普及應(yīng)用。如中國鐵道科學(xué)研究所機(jī)車車輛研究所在2004年開發(fā)的“KAX 1型行車安全監(jiān)測診斷系統(tǒng)，在列車高速運(yùn)行中可對基礎(chǔ)制動裝置的作用、轉(zhuǎn)向架的性能、防滑器的工作狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)測、診斷和報警。中南大學(xué)黃志武等研制的HXD2型機(jī)車法維萊制動機(jī)故障診斷系統(tǒng)，建立了制動機(jī)功率鍵合圖模型和解析冗余方程，并應(yīng)用到太原鐵路局湖東機(jī)務(wù)段的HXD2型機(jī)車上。青島四方機(jī)車車輛股份有限公司開發(fā)了“高速動車組制動測試系統(tǒng)”，利用測試系統(tǒng)模擬各種速度信號、車輛空簧載荷信號及再生制動模擬信號，并把模擬信號輸入到動車組，通過車輛制動系統(tǒng)施加制動動作，輸出制動信息，進(jìn)而通過對制動信息數(shù)據(jù)的采集分析，判定制動系統(tǒng)的各項(xiàng)性能能否滿足設(shè)計(jì)要求。北京交通大學(xué)的方科挺設(shè)計(jì)開發(fā)了CRH2動車組的應(yīng)急故障模擬與維修
培訓(xùn)系統(tǒng)，以方便動車組司乘人員熟練掌握應(yīng)急故障處理方法和措施。
在我國引進(jìn)的動車組系列中，CRH 1, CRH2, CRH3和CRH5分別安裝有國外相關(guān)公司的狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)，如引進(jìn)的CRH2動車組安裝有日本東芝 的車載故障診斷系統(tǒng)，CRH3安裝有西門子的SBIAS車載控制和故障診斷系統(tǒng)診斷系統(tǒng)總體框架結(jié)構(gòu)如圖2所示。CRH 1和CRH5也分別安裝有各自研發(fā)的列車控制監(jiān)控系統(tǒng)。高速動車組診斷系統(tǒng)是一個層次化的診斷系統(tǒng)，其層次化體現(xiàn)在高速動車組是由一系列控制子系統(tǒng)組成的，每個控制子系統(tǒng)具備檢測自身故障的能力，且當(dāng)故障發(fā)生時，能夠?qū)收闲畔⒆龀鱿鄳?yīng)處理。
圖2高速動車診斷系統(tǒng)總體框架
CRH2 型動車組具有比較系統(tǒng)全面的故障診斷系統(tǒng)，它的診斷以監(jiān)測或設(shè)備測試的形式集成在動車組中。每個功能都可進(jìn)行診斷，并報告可能的故障和各自的功能限制給動車組中央診斷系統(tǒng)，以便進(jìn)行診斷。但是CRH2型動車組車輛診斷系統(tǒng)也存在一些不足，列車的診斷系統(tǒng)經(jīng)常會發(fā)生故障誤報情況，經(jīng)常由于某個系統(tǒng)方面的單個原因產(chǎn)生一個故障信息，由于它們是相對獨(dú)立的，所以它的故障描述及解決方案是片面的，往往無法準(zhǔn)確描述出故障點(diǎn)，使得維護(hù)人員根據(jù)故障提示往往找不到故障原因。故障診斷系統(tǒng)是系統(tǒng)級的故障診斷，沒有具體定位到具體設(shè)備或部件內(nèi)部的故障現(xiàn)象，不能給出故障的深層次原因，也不具備潛在故障預(yù)警功能。
1.4存在的問題
目前國內(nèi)對于動車組制動系統(tǒng)，特別是制動控制系統(tǒng)的故障診斷的工程應(yīng)用和理論研究還很少，而在動車組運(yùn)行中制動控制系統(tǒng)在制動系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，包括對制動系統(tǒng)的控制、傳感器信號的采集處理和制動的性能等，都依賴于制動控制系統(tǒng)。制動控制系統(tǒng)是制動系統(tǒng)精確控制中重要的子系統(tǒng)，而長時間的線上運(yùn)行，制動控制系統(tǒng)中的設(shè)備和部件容易產(chǎn)生故障或故障隱患。故障或故障隱患對于制動控制系統(tǒng)有的是突發(fā)的，故障特征明顯的，而有些是因?yàn)殚L時間在惡劣環(huán)境下工作導(dǎo)致的漂移、電磁干擾等緩變型故障，這類故障雖然不會造成制動控制系統(tǒng)馬上制動控制失靈等嚴(yán)重故障，但是制動控制系統(tǒng)的性能卻己經(jīng)受到影響或改變，給動車組的安全運(yùn)行埋下隱患，而且緩變故障是長期發(fā)生的，無法用精確的數(shù)學(xué)模型刻畫，傳統(tǒng)的基于知識的專家系統(tǒng)無法對這些潛在的故障和隱患建立相應(yīng)的規(guī)則數(shù)據(jù)庫。隨著時間的增加，緩變故障會產(chǎn)生從量變到質(zhì)變的過程，一旦故障發(fā)生，就會對列車制動控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制產(chǎn)生不可估量的影響和后果，甚至導(dǎo)致列車制動失靈或者顛覆等嚴(yán)重危及列車安全運(yùn)行的事故。所以研究動車組制動控制系統(tǒng)故障的智能診斷對于動車組的安全運(yùn)行具有十分重要的理論意義和工程價值。
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及自動化程度的提高，動車組制動控制系統(tǒng)故障診斷技術(shù)也在不斷的成熟，但是由于動車組的制動控制系統(tǒng)是典型的機(jī)電、氣、液一體化的大型復(fù)雜系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)龐大而復(fù)雜，很難建立起準(zhǔn)確可靠的數(shù)學(xué)模型:另外由于制動控制系統(tǒng)組成的設(shè)備眾多，結(jié)構(gòu)存在差異，導(dǎo)致故障特征的共性較差;
而且在現(xiàn)場的應(yīng)用中，制動控制系統(tǒng)有效狀態(tài)信息的獲取面臨著極大的困難，傳感器性能或者不能滿足測試環(huán)境要求、或者價格昂貴。目前制動控制系統(tǒng)的故障診斷方法很多，比較凌亂，還不存在一種較為通用性的方法。這也是制約動車組制動控制系統(tǒng)故障診斷技術(shù)發(fā)展的主要因素。具體來說，目前存在的問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面:(1)制動控制系統(tǒng)故障診斷建模過程中過度依賴于系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)中收集的故障信息和專家經(jīng)驗(yàn)知識，診斷模型知識完備性差;(2)目前動車組已有的故障診斷系統(tǒng)屬于系統(tǒng)級的故障診斷系統(tǒng)，診斷的層次較低，不能定位具體故障和給出故障深層次原因，無法及時的消除故障和故障隱患;(3)由于動車組引入時間較短，還處于消化吸收的階段，對動車組制動控制系統(tǒng)的故障機(jī)理和故障信息的收集還比較匾乏，狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)的開發(fā)也受到很大的制約;(4)對于動車組制動控制系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)重大故障將會產(chǎn)生嚴(yán)重的政治影響和經(jīng)濟(jì)損失，事后診斷己經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足列車運(yùn)行維護(hù)的要求，需要開展故障預(yù)警和預(yù)測研究，提高動車組的主動安全防護(hù)能力。
第2章故障特征提取技術(shù)與故障診斷方法
故障特征提取的準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到智能故障診斷的準(zhǔn)確性和早期故障征兆預(yù)示的可靠性。由于不同信號處理方法能夠從不同的角度提取故障特征信息，而且對于復(fù)雜關(guān)鍵設(shè)備的早期、微弱和復(fù)合故障，其故障特征往往不明顯。因此，需要解決在故障早期就能把故障的原始特征準(zhǔn)確的從高維映射到低維特征空間的問題，而多種不同的信號處理方法聯(lián)合使用更可能獲得準(zhǔn)確的故障信息特征?；谌斯ぶ悄艿闹悄芄收显\斷方法是目前研究的熱點(diǎn)，己經(jīng)廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域。本章分別對目前常用的故障特征提取方法和故障診斷方法深入分析。首先對目前常見的幾種特征提取方法進(jìn)行歸納分析，然后對LSSVM的基本原理及其多分類方法進(jìn)行深入分析和討論，并提出了改進(jìn)最優(yōu)二叉樹結(jié)構(gòu)的LSSVM。
2.1主成分分析法
基于主成分分析的特征提取方法(Principal Component Analysis, PCA)是傳統(tǒng)的基于統(tǒng)計(jì)理論的特征提取方法中的最典型的方法，己經(jīng)被廣泛應(yīng)用在模擬電路故障診斷、傳感器故障診斷、機(jī)械設(shè)備故障診斷和工業(yè)過程監(jiān)控及故障診斷等中作為主要的故障特征提取方法。PCA是從特征對分類是否有效的角度，在盡可能多地保持故障特征分類的相關(guān)信息的基礎(chǔ)上，通過線性變換，從數(shù)據(jù)空間中接近數(shù)據(jù)方差的一組向量，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的降維，這樣既保留了數(shù)據(jù)的核心信息，而且各主分量之間相互獨(dú)立，降低了數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性。
在本課題的研究中，PCA方法被用于模擬電路軟故障的故障特征提取，基于PCA的模擬電路故障特征提取和故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。首先把激勵信號輸入到待診斷電路，同時采集輸出的信號響應(yīng)，經(jīng)過歸一化處理后建立故障特征的特征矩陣，然后計(jì)算故障特征矩陣的特征值和特征向量，最后根據(jù)故障特征值的方差貢獻(xiàn)率選取PCA，經(jīng)過PCA方法將故障特征向量降維后輸入到故障診斷網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行故障識別和分類。PCA方法降低了診斷網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模、維數(shù)和計(jì)算復(fù)雜度，提高了故障診斷的速度。但是因?yàn)楦怕拭芏群瘮?shù)的分布問題使最優(yōu)變換矩陣的計(jì)算陷入困境，而高分辨特征提取所需的映射常常是非線性的，因此基于PCA的線性變換方法在使用時受到了限制。
圖3基于主成分分析的模擬電路故障診斷
2.2集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法
2.2.1經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解
1998年美國科學(xué)家Norde E.Huang等提出了利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法來分析非線性非平穩(wěn)信號的新方法。經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解算法是一種自適應(yīng)的信號分解方法，該方法不受不確定原理的限制，在時域和頻域都具有很高的分辨率，克服了傳統(tǒng)的Fourier變換和小波變換的缺點(diǎn)，可應(yīng)用在非線性、非平穩(wěn)信號的分析處理上。
在滿足一定的條件下，瞬時頻率即是IMF函數(shù)。IMF函數(shù)是一種簡單的不帶騎行波的信號，可以將信號分解成若干只包含這種信號之和，又由于IMF不僅局限于窄帶信號，而且其振幅和頻率也不是固定不變的，所以它能表示非平穩(wěn)過程。EMD分解算法流程圖如圖4所示。但是EMD在分解過程中存在模態(tài)混疊現(xiàn)象，這是由于信號的突然中斷引起的，為了有效的解決模態(tài)混疊，國內(nèi)外提出了不少方
法，但是都性能都具有局限性。Wu Zhaohua等在對EMD分解白噪聲研究的基礎(chǔ)上，提出了集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的方法，有效的解決了EMD存在的模態(tài)混疊現(xiàn)象，下節(jié)對集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的原理進(jìn)行詳細(xì)的闡述和分析。2.2.2集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解
EEMD方法基于信號的局部特征的時間尺度，克服了EMD方法的模態(tài)混疊現(xiàn)象，分解出的各個內(nèi)察模態(tài)函數(shù)突出了數(shù)據(jù)的局部特征，對其進(jìn)行分析可以更有效的掌握原始數(shù)據(jù)的特征信息，每一個IMF函數(shù)都是自適應(yīng)的。其具體的分解步驟如下：
圖4 EMD算法流程圖
2.3最小二乘支持向量機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法
2.3.1最小二乘支持向量機(jī)的原理
近年來，在機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域中備受矚目的支持向量機(jī)在許多領(lǐng)域得到了成功的應(yīng)用，顯示出巨大的優(yōu)越性。支持向量機(jī)克服了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確定困難、收斂于局部極小和不適合小樣本等缺點(diǎn)，有效解決了小樣本、高維數(shù)和非線性等學(xué)習(xí)問題。但在應(yīng)用中，采用逼近算法和多類分類不如兩類分類效果顯著等不足，訓(xùn)練速度慢，造成支持向量機(jī)泛化能力的下降。
最小二乘支持向量機(jī)(Least Squares Support Vector Machine,LSSVM)是由Suykens和Vandewalle，提出的對SVM的一種改進(jìn)算法，它用二次損失函數(shù)取代
SVM中的不敏感損失函數(shù)，通過構(gòu)造損失函數(shù)將原SVM中算法的二次尋優(yōu)變?yōu)榍蠼饩€性方程，降低了計(jì)算的復(fù)雜性，具有更好的抗噪能力和更快的運(yùn)算速度。LSSVM因其求解速度快、收斂速度快而在故障診斷、回歸預(yù)測、模式識別和模型優(yōu)化等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
2.3.2最小二乘支持向量機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方法
目前，國內(nèi)外優(yōu)化支持向量機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)的主要方法有傳統(tǒng)的基于分析的方法和近年來成為研究熱點(diǎn)的基于人工智能的啟發(fā)式搜索優(yōu)化算法?；诜治龅姆椒ㄊ峭ㄟ^推廣誤差的梯度來確定最優(yōu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，如試湊法、交叉驗(yàn)證法、梯度下降法、網(wǎng)格搜索法]和三步搜索法等，但這些算法往往存在計(jì)算復(fù)雜，耗時長，易陷入局部最優(yōu)，不一定能獲得全局最優(yōu)等缺點(diǎn)。第二類方法確定結(jié)構(gòu)參數(shù)的采用啟發(fā)式算法，如遺傳算法、模擬退火算法、人工免疫算法、粒子群優(yōu)化算法等，下面對各種啟發(fā)式優(yōu)化算法的優(yōu)缺點(diǎn)做簡要?dú)w納總結(jié)。2.3.3遺傳算法
遺傳算法(Genetic Algorithm,GA)是一種借鑒生物界自然選擇自適應(yīng)搜素的全局優(yōu)化算法，通過對自然界遺傳的交叉驗(yàn)證環(huán)節(jié)與人工智能的結(jié)合，適合處理復(fù)雜的非線性問題的求解，具有并行搜索、群體尋優(yōu)的特點(diǎn)。重慶大學(xué)的李峰等提出了基于遺傳算法優(yōu)化的LSSVM結(jié)構(gòu)參數(shù)求解算法，并用于風(fēng)機(jī)傳動系統(tǒng)的故障診斷，取得了很好的效果。遺傳算法分層優(yōu)化支持向量機(jī)的核函數(shù)參數(shù)和規(guī)則化參數(shù)，可以在小樣本空間內(nèi)對LSSVM的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)，避免了傳統(tǒng)的故障類型和規(guī)則知識的限制，提高了LSSVM的故障預(yù)測精度和自適應(yīng)診斷能力，并可以推廣應(yīng)用于線性、徑向基、Sigmoid等核函數(shù)條件下的LSSVM優(yōu)化，深溝球軸承故障診斷實(shí)例說明該模型的有效性。
華北電力大學(xué)的王平等[ioy提出了基于GA優(yōu)化的LSSVM的時間序列預(yù)測建模方法，并將該方法用于十維的Mackey-Glass混沌時間序列預(yù)測，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了該優(yōu)化方法具有自動獲取最有參數(shù)、訓(xùn)練速度快、精度高和泛化能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
但是基于遺傳算法優(yōu)化運(yùn)算較復(fù)雜，存在交叉、變異等運(yùn)算使群體中的染色體具有局部相似性，導(dǎo)致算法易陷入局部最優(yōu)，不一定尋找到全局最優(yōu)值。
2.3.4模擬退火算法
模擬退火算法(Simulated Annealing,SA)是以Markov鏈的遍歷理論為基礎(chǔ)的基于物理中固體物質(zhì)的退火過程與組合優(yōu)化問題之間的相似性的啟發(fā)式搜索算法。模擬退火算法采用Metropolis準(zhǔn)則使得模擬退火算法能夠保證局部尋優(yōu)的精度，避免陷入局部最優(yōu)，而逐漸獲得全局的最優(yōu)結(jié)果。
山東大學(xué)的隋文濤提出了基于模擬退火優(yōu)化的LSSVM算法，利用模擬退火算法對LSSVM參數(shù)和特征進(jìn)行尋優(yōu)，并用于滾動軸承故障診斷中，與其他方法相比，故障的分類正確率更高。
雖然SA能解決優(yōu)化組合問題，能克服優(yōu)化過程中陷入局部最優(yōu)和初值依賴性問題，但其計(jì)算時間長，全局收斂性能很差，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、時間復(fù)雜度高等問題。
2.3.5粒子群算法
粒子群優(yōu)化算法((Particle Swarm伽timization,PSO)是一種啟發(fā)式的搜索進(jìn)化算法，具有較好的全局搜索和局部搜索能力，可以對LSSVM的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
石家莊鐵道大學(xué)的耿立艷等]提出了基于灰色關(guān)聯(lián)分析和粒子群優(yōu)化的LSSVM算法，用于鐵路貨運(yùn)量的預(yù)測，通過對我國1980-2009年鐵路貨運(yùn)量實(shí)例分析表明:該方法具有較快的收斂速度和較高的預(yù)測精度。但是粒子群存在早熟現(xiàn)象易陷入局部最優(yōu)，影響 LSSVM結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)化。
中南大學(xué)的龍文等提出了混合PSO優(yōu)化的LSSVM模型用于鍋爐延期含氧量的預(yù)測控制，通過采用以粒子群優(yōu)化算法進(jìn)行大范圍的全局搜索，在局部使用擬牛頓法進(jìn)行局部搜索方向的計(jì)算，以求避免粒子群易陷入局部最優(yōu)的缺點(diǎn)，但是對于局部搜索存在盲目性，不能從本質(zhì)上解決粒子群早熟和局部最優(yōu)的問題。
綜上可知粒子群優(yōu)化算法的局限性是由于粒子群優(yōu)化算法特有的粒子間單向信息流的影響，粒子群優(yōu)化算法具有非?？斓氖諗克俣?，經(jīng)過不太多次的迭代進(jìn)化后，種群中的各粒子往往具有相同的特征。這樣，導(dǎo)致種群缺乏多樣性，難以跳出局部最優(yōu)，往往很容易形成過早收斂。
2.4最小二乘支持向量機(jī)的多分類方法
由于標(biāo)準(zhǔn)的LSSVM只能解決二分類問題，但是現(xiàn)實(shí)中大部分診斷和分類都是
多分類問題的辨識和識別問題，為了有效解決LSSVM多分類問題的方法，國內(nèi)外提出了很多多種分類方法，典型的有一對多多分類法、一對一多分類法、糾錯編碼多分類法、有向無環(huán)圖多分類法和二叉樹多分類法。2.4.1一對多的多分類法
對于k分類問題，一對多的多分類(One-Versus-Rest,O-V R)方法通過構(gòu)造k個二值向量機(jī)分類器，每一個支持向量機(jī)分別將某一類的數(shù)據(jù)從其他類別中分離出來(圖6)。雖然OVR方法可以通過取決策函數(shù)輸出值最大的類別確定測試樣本的類別，但由于在分類中存在大量的不可分區(qū)域，而使其推廣性受到很大的影響。O-V R多分類方法簡單有效，對于k類樣本只需訓(xùn)練k個支持向量機(jī)，因所得的分類函數(shù)個數(shù)較少，在決策分類時具有較快的速度。但也存在以下缺點(diǎn):(1)當(dāng)類別數(shù)增多時，訓(xùn)練樣本間的不平衡將影響分類結(jié)果的準(zhǔn)確性;(2)存在不可分盲區(qū)，泛化能力較弱;(3)容錯能力欠佳。
圖6一對多分類方法
2.4.2一對一的多分類法
一對一多分類法((One-Versus-One,O-V O)是利用在不同分類類別之間建立二類分類器，把多分類問題分解為多個兩分類問題，對k個類別共需要建立k(k-1)l2個支持向量機(jī)，然后分別訓(xùn)練相關(guān)的兩分類樣本(圖7)，分類決策時采用“最大贏”算法，每一分類器對故障特征向量分別決策，分類結(jié)果是值最大的類。由于每個支持向量機(jī)只對二分類問題進(jìn)行分類，因此訓(xùn)練速度比O-V R很快。但O-V O多分類法主要缺點(diǎn)有:(1)存在過學(xué)習(xí)問題;(2)存在推廣誤差無界的問題;(3)算法運(yùn)行時間隨著分類數(shù)目增大而快速增長，導(dǎo)致分類決策過慢;(4)存在拒分問題。
圖7一對一多分類方法
2.4.3有向無環(huán)圖的多分類法
有向無環(huán)圖(Decision Directed Acyclic Graph LSSVM, DDAG)多分類方法是根據(jù)圖論中的有向無環(huán)圖的思想，通過構(gòu)造k(k-1)/2個兩分類器實(shí)現(xiàn)k分類的多分類問題。DDAG方法簡單易行，分類決策時只需使用k一1個決策函數(shù)即可得出結(jié)果，其分類精度與O-V O法相當(dāng)，但運(yùn)算速度更快。不過因?yàn)橛邢驘o環(huán)圖是層次結(jié)構(gòu)，存在“誤差積累”效應(yīng)，王艷等在考慮到DDAG的特殊結(jié)構(gòu)后提出了利用基于類分布的類間分離性測度區(qū)分各分類之間的距離，并對DDAG的節(jié)點(diǎn)順序從新組合設(shè)計(jì)，構(gòu)造了基于分離性測度的DDAG支持向量機(jī)，通過3個典型數(shù)據(jù)集的仿真測試，證實(shí)了提出的方法性能優(yōu)于傳統(tǒng)DDAG算法。圖8是四分類問題的有向無環(huán)圖結(jié)構(gòu)框圖。
圖8有向無環(huán)圖多分類法
2.4.4二叉樹結(jié)構(gòu)的多分類法
Hsu Chinwei等提出利用二叉樹結(jié)構(gòu)來構(gòu)造支持向量機(jī)的多分類方法，可以在較少支持向量機(jī)的情況下提高訓(xùn)練和決策速度。基于二叉樹結(jié)構(gòu)的多分類方法是把所有分類先分為兩個子分類，然后各個子分類再分為兩個子分類，直到所有的節(jié)點(diǎn)只有一個分類為止(圖9)。二叉樹結(jié)構(gòu)的支持向量機(jī)多分類方法具有子分類器少，不存在拒分區(qū)域、分類效率較高的優(yōu)點(diǎn)。但是二叉樹結(jié)構(gòu)的支持向量機(jī)多分類方法也存在以下缺點(diǎn):(1)多分類方法的性能取決于二叉樹的生成方法;(2)存在“誤差積累”現(xiàn)象。
近年來，有學(xué)者在二叉樹結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了幾種二叉樹的改進(jìn)算法，以修正SVM的分類正確率，Yang Chih-Cheng和楊琳等。Zsa26}提出和應(yīng)用了Huffinan樹構(gòu)造二叉樹的概念，通過構(gòu)造Huffman樹自下而上來生成二叉樹的方法。分類測試表明最優(yōu)二叉樹的分類識別率比隨機(jī)偏二叉樹多分類方法要高很多，這說明二叉樹的結(jié)構(gòu)對其分類的正確率有很大影響。崔江等提出了聚類二叉樹的SVM，通過引入SOFM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對訓(xùn)練樣本進(jìn)行分層聚類，最后形成聚類二叉樹，然后對樣本訓(xùn)練和測試，仿真實(shí)驗(yàn)表明，聚類二叉樹SVM與其他多分類方法(O-V O,O-V R)相比的測試時間最小，而獲得的精度較高，且測試復(fù)雜度和診斷時間較小。
但是以上這些改進(jìn)基本上對于二叉樹的生成并未提出更好的解決方法，只隨機(jī)地或者借助有限的方法人為主觀的決定二叉樹的結(jié)構(gòu)，未從提高推廣性能角度設(shè)計(jì)二叉樹的生成算法，如何生成完全二叉樹結(jié)構(gòu)，盡可能減少誤差積累現(xiàn)象等
是基于二叉樹結(jié)構(gòu)的多分類支持向量機(jī)需要解決的關(guān)鍵問題。
圖9二叉樹結(jié)構(gòu)的多分類方法
2.4.5基于改進(jìn)最優(yōu)二叉樹的多分類法
從二叉樹結(jié)構(gòu)的支持向量機(jī)多分類方法的基本原理可知，只有在頂層節(jié)點(diǎn)以最優(yōu)的分類方法將不同類別分開刁‘可以獲得最優(yōu)的多分類性能。因此，需要在每一個二叉樹子類分類時選擇與其他類別差別最大的類別將其分開，在吸收王艷各自算法優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對最優(yōu)二叉樹的測向距離引入基于類分布的類間分離性測度概念，用類間分離性測度來刻畫類別之間的差異，然后通過構(gòu)造改進(jìn)的樹來生成二叉樹從而產(chǎn)生改進(jìn)的最優(yōu)二叉樹多類法。
標(biāo)準(zhǔn)的Huffman樹，又稱最優(yōu)二叉樹，是一類帶權(quán)路徑長度最短的樹，最優(yōu)二叉樹的基本構(gòu)造原理如下:首先從二叉樹所有的根節(jié)點(diǎn)中選取權(quán)值最小的兩個根節(jié)點(diǎn)，從新構(gòu)成一棵新的二叉樹，則該新二叉樹兩個子樹的權(quán)值之和就是根節(jié)點(diǎn)的權(quán)值，然后把新構(gòu)造的根節(jié)點(diǎn)替代左右兩個字?jǐn)?shù)加入到根節(jié)點(diǎn)組合中，循環(huán)以上二叉樹構(gòu)造的流程，直到只剩下最后一個根節(jié)點(diǎn)。
在提出的改進(jìn)算法中，也是采用自下而上構(gòu)造二叉樹的方法，即先尋找最難分割的兩類作為二叉樹的下層結(jié)點(diǎn)，然后再尋找次難分割的兩類，直到剩下最后兩個類為止。在對訓(xùn)練數(shù)據(jù)評估各類間的分離度時，通常采用歐氏距離衡量類間分離性測度，但是歐氏距離并不能全面客觀的代表類間的分離度。圖10為兩類類間分離性比較，圓形范圍代表某一類別樣本的分布范圍?？芍?，圖10(b)的類間距離明顯大于圖10(a)的類間距離，但是圖10(a)中的兩類別顯然要比圖2-15（b）中的兩類別要容易分離。這是因?yàn)轭愰g的分離度不僅與類間間距有關(guān)，而 23
且和類別樣本的方差有關(guān)。類間距越大，方差越小，分離性會越強(qiáng)。
圖10類間分離性比較
本章小結(jié)
本章對常用的故障特征提取技術(shù)進(jìn)行概述，重點(diǎn)對主成分分析、小波包分析技術(shù)、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波方法、經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解和集成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解等故障特征提取方法進(jìn)行了深入的研究，并利用仿真試驗(yàn)對比分析每種故障特征提取方法的優(yōu)缺點(diǎn)及其適用范圍。然后對LSSVM的原理進(jìn)行了詳細(xì)的論述，并對其結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化方法和多類分類方法進(jìn)行了歸納分析，并提出了改進(jìn)最優(yōu)二叉樹LSSVM的多分類方法，標(biāo)準(zhǔn)樣本多分類測試證明了提出的多分類方法在保證實(shí)時性的情況下提高了分類的正確分類率。
參考文獻(xiàn)：
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第四篇：北京交通大學(xué)動車組機(jī)械師培訓(xùn) 2013動車組制動系統(tǒng)復(fù)習(xí)題-答案
2013年“動車組制動系統(tǒng)”復(fù)習(xí)題
1.CRH2型動車組緊急制動時，安全環(huán)路是否溝通B10調(diào)壓閥和中繼閥？
2.CRH3型動車組的每輛車是否都有彈簧停放制動裝置？
3.BCU計(jì)算制動力的三要素是什么？（制動級位指令、列車運(yùn)行速度和車輛質(zhì)量）
4.CRH5型動車組緊急制動電磁閥的工作原理是什么？（失電制動，得電緩解）
5.影響輪軌間黏著系數(shù)的主要因素有哪些？（輪軌接觸面狀況和車速）
6.再生制動制動力的大小如何調(diào)節(jié)？（可通過調(diào)節(jié)定子磁場和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速差來進(jìn)行）
7.CRH2型動車組電、空制動力中的任何一個不足是否稱為制動力不足？
8.當(dāng)CRH5型動車組的制動主控手柄置于第一扇區(qū)時，若某動車電制動力不足，是否優(yōu)先由該車非動力軸的空氣制動進(jìn)行補(bǔ)償？
9.CRH3型動車組拖車的每個輪對都裝有幾套軸盤式盤形制動裝置？2
10.CRH1型動車組的備用制動系統(tǒng)是否采用無電控的自動式空氣制動系統(tǒng)。
11.CRH5型動車組的外門系統(tǒng)需要供風(fēng)，通過調(diào)壓閥將風(fēng)壓調(diào)多少壓力？600 kPa
12.CRH2型動車組在運(yùn)行當(dāng)中，總風(fēng)管壓力低于何值時將會實(shí)施緊急制動？600kPa
13.動車組制動時，采用的制動方式是什么？空、電聯(lián)合制動，以電制動為主
14.CRH1型動車組拖車制動系統(tǒng)的基礎(chǔ)制動方式采用的是什么？軸盤制動
15.屬于非粘著制動的有哪些？磁軌制動
16.防滑裝置用于滑行檢測的指標(biāo)有多種，其中最常用的是什么？減速度指標(biāo)
17.哪種型號的動車組中有電阻制動？CRH5
18.CRH1型動車組每個動車轉(zhuǎn)向架上設(shè)有幾個停放制動缸？3
19.CRH2型動車組一級檢修制動盤裂紋沿半徑方向長度不大于多少？127mm
20.CRH3型動車組常用制動故障時，車下需關(guān)閉哪個塞門？B15
第五篇：動車組答案
第一章 動車組基礎(chǔ)知識
1.簡述高速鐵路特點(diǎn)及其列車劃分方式。a)特點(diǎn)：（1）速度快，旅行時間短。
（2）客運(yùn)量大。（3）準(zhǔn)時性好，全天候。
（4）安全舒適可靠。
（5）能耗低。（6）污染輕。（7）效益高。（8）占地少。b)劃分方式： 普通列車：最高運(yùn)行速度100一160 km／h； 快速列車：最高運(yùn)行速度160—200 km／h；
高速列車：最高運(yùn)行速度≥ 200km／h。2.簡述動車組的定義、類型及關(guān)鍵技術(shù)。
(一)定義：動車組：亦稱多動力單元列車，是由動車和拖車或全部動車長期固定聯(lián)掛在一起運(yùn)行的鐵路列車。(二)類型：1.按牽引動力的分布方式分：①動力分散動車組②動力集中動車組 2.按動力裝置分：①內(nèi)燃動車組(DMU)②電力動車組(EMU)： 3.按服務(wù)對象分：①長途高速動車組②城軌交通動車組
(三)關(guān)鍵技術(shù)：動車組總成、車體、轉(zhuǎn)向架、牽引變壓器、牽引變流器、牽引電機(jī)、牽引控制系統(tǒng)、列車網(wǎng)絡(luò) 控制系統(tǒng)、制動系統(tǒng)。
3.簡述動車組車輛的組成及其作用。
① 車體：容納運(yùn)輸對象之所，安裝設(shè)備之基。② 走行部（轉(zhuǎn)向架）：車體與軌道之間驅(qū)動走行裝置。③ 牽引緩沖連接裝置 ：車體之間的連接裝置。④ 制動裝置：車輛的減速停車裝置。⑤ 車輛內(nèi)部設(shè)備：服務(wù)于乘客的車內(nèi)固定附屬裝置。⑥ 車輛電氣系統(tǒng)：車輛電氣系統(tǒng)包括車輛上的各種電氣設(shè)備及其控制電路。按其作用和功能可分為主電 路系統(tǒng)、輔助電路系統(tǒng)和控制電路系統(tǒng)3個部分。4.解釋動車組車輛主要技術(shù)指標(biāo)及其標(biāo)記的含義。①.自重：車輛本身的全部質(zhì)量。
②.載重/容積：車輛允許的最大裝載質(zhì)量和容積。③.定員：以座位或鋪位計(jì)算。（定員=座席數(shù)+地板面積*每平方米地板面積站立人數(shù)。）④.軸重：車軸允許負(fù)擔(dān)的最大質(zhì)量（包括車軸自重）。
⑤.每延米軌道載重：車輛總質(zhì)量/車輛全長（站線有效利用指標(biāo)）。⑥.通過最小曲線半徑：調(diào)車工況能安全通過的最小曲線半徑。⑦.構(gòu)造速度：安全及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許的最大速度。⑧.旅行速度：路程/時間，即平均速度。最高試驗(yàn)速度，最高運(yùn)行速度。⑨.持續(xù)速度：在全功率下能長時間連續(xù)運(yùn)行的最低速度稱為持續(xù)速度。
⑩.輪周牽引力：動輪從牽引電動機(jī)獲得扭矩，通過輪軌相互作用在輪周上產(chǎn)生的切向反力。?.粘著牽引力：機(jī)把受粘著條件限制而得到的牽引力，稱為粘著牽引力 ?.持續(xù)牽引力：在全功率下，對應(yīng)于持續(xù)電流的引力稱為持續(xù)牽引力。
?.車鉤牽引力：克服動車本身的運(yùn)行阻力以后，傳到車鉤處用于牽引列車運(yùn)行的那部分牽引力。?.標(biāo)稱功率：各牽引電動機(jī)輸出軸處可獲得的最大輸出功率之和。
?.車輛全長、最大高度、最大寬度：車輛兩端車鉤鉤舌內(nèi)側(cè)距離（19.8m/29.7m)；車頂最高點(diǎn)至軌頂面距離（3.25m);車體最寬處尺寸（2.6m)。
?.車輛換長：是車輛換算長度標(biāo)記。當(dāng)車鉤處于鎖閉位置時，車輛兩端車鉤鉤舌內(nèi)側(cè)面間距離（以
m為單位）除以11 m所得之值，為該車輛換算長度數(shù)值。?.車輛定距：相鄰轉(zhuǎn)向架中心距
?.轉(zhuǎn)向架固定軸距：轉(zhuǎn)向架前后車軸中心距。
?.車鉤高和地板面高：鉤舌外側(cè)面和地板面至軌頂?shù)木嚯x。5.何謂限界？包括哪幾種類型？
為防止車輛運(yùn)行時與建筑物及設(shè)備發(fā)生接觸而設(shè)置的橫斷面最大允許尺寸輪廓。包括：機(jī)車車輛限界（車限）和建筑限界（建限）。建筑限界和機(jī)車車輛限界均指在平直線路上兩者中心線重合時的一組尺寸約束所構(gòu)成的級限輪廓。
類型：
1、無偏移限界
2、靜偏移限界
3、動偏移限界
6.線路包括那幾種？軌道由那幾部分組成？
線路平面構(gòu)造：直線、曲線、緩和曲線、道岔 線路縱斷面構(gòu)造：上下坡段、豎曲線、平道。
第二章 轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)原理及基本部件
1.簡述轉(zhuǎn)向架的組成及其分類。
①組成：㈠輪對:走行導(dǎo)向。
㈡軸箱：降低摩擦阻力，化滾動為平動。
㈢一系懸掛裝置：用以固定軸距，保持輪對正確位置，安裝軸承等。緩沖軸箱以上部分的振動，以
減輕運(yùn)行中的動作用力。㈣構(gòu)架:安裝基礎(chǔ)。
㈤二系彈簧懸掛：也叫車體支承裝置:是車體與轉(zhuǎn)向架的連接裝置。㈥基礎(chǔ)制動裝置:是制動機(jī)產(chǎn)生制動力的部分。
㈦電機(jī)驅(qū)動裝置:將電能變成機(jī)械能轉(zhuǎn)矩，通過降低轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩，將牽引電動機(jī)的功率傳給輪對。
②分類：1.按軸數(shù)分類：兩軸bo-bo；三軸co-co。
2.按傳動裝置分：(1)動力轉(zhuǎn)向架：單動力軸轉(zhuǎn)向架、雙動力軸轉(zhuǎn)向架(2)非動力轉(zhuǎn)向架
3.按懸掛裝置分：A、按彈簧懸掛方式分類：一系、二系 B、按軸箱定位方式分類：有導(dǎo)框軸箱定位轉(zhuǎn)向架 無導(dǎo)框軸箱定位轉(zhuǎn)向架：拉板式、轉(zhuǎn)臂式、拉桿式 C、按車體支承方式分類：(1)按中簧跨距分：內(nèi)側(cè)懸掛、中心懸掛、外側(cè)懸掛。(2)按載荷傳遞形式分：心盤集中承載、心盤部分承載、非心盤承載。
(3)按中央懸掛裝置的結(jié)構(gòu)分：有搖動臺、無搖動臺、無 搖枕轉(zhuǎn)向架。
D、按車體支撐裝置連接形式分：鉸接式、非鉸接式 4.按導(dǎo)向方式分：自導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架、迫導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架、機(jī)車徑向轉(zhuǎn)向架 5.按擺動方式分：自然擺轉(zhuǎn)向架、強(qiáng)制擺轉(zhuǎn)向架 3.輪對有何特點(diǎn)？
2輪+1軸，過盈連接，輪軸同轉(zhuǎn) 4.簡述車軸和車輪各部分的名稱。踏面、輪緣、輪輞、輻板、輻板孔、輪轂、輪轂孔 5.空心車軸有何好處？車輪踏面為什么有一定斜度？
㈠空心車軸?減輕了自重?因而減輕了簧下質(zhì)量，?減小了蛇形運(yùn)動。從而改善了列車運(yùn)行平穩(wěn)性，減小了輪軌之間的動力作用。
㈡踏面需要做成一定的斜度，其作用是：
1、便于通過曲線
2、可自動調(diào)中
3、踏面磨耗沿寬度方向比較均勻
6.簡述滾動軸承軸箱的類型。
類型：圓柱滾動軸承與軸箱（目前客車常用）；圓錐滾動軸承（目前貨車常用）7.簡述彈性懸掛裝置的類型及其特點(diǎn)。
類型及特點(diǎn)：
1、按位置分：一系懸掛裝置：在輪對與構(gòu)架之間，也稱為軸箱懸掛裝置 二系懸掛裝置：在車體和構(gòu)架之間，也稱為中央懸掛裝置
2、按作用分：緩沖裝置：主要起緩和沖動的彈簧裝置；（中央彈簧、軸箱彈簧）
減振裝置：主要起衰減振動的減振裝置；（垂向、橫向、縱向和抗蛇行減振器）定位裝置：主要起定位作用的定位裝置。（軸箱定位、中央定位、抗側(cè)滾扭桿）
3、按結(jié)構(gòu)形式分：螺旋彈簧、空氣彈簧、橡膠彈簧、扭桿彈簧、環(huán)彈簧 8.簡述空氣彈簧系統(tǒng)的組成及其工作原理。
㈠特點(diǎn)：變剛度、等高度、三維彈性、自帶減振功能?？罩剀囎哉耦l率相當(dāng) ；單獨(dú)支重；省去垂向減振器。㈡組成：空氣彈簧本體、高度控制閥、差壓閥、附加氣室、濾清器 ㈢工作原理：（1）壓力空氣緩沖：由壓力空氣實(shí)現(xiàn)。列車管→空氣彈簧風(fēng)缸→空氣彈簧主管→空氣彈簧連接
管→高度控制閥→空氣彈簧本體和附加氣室。(2)變壓力、變剛度、等高度
A.保壓：正常載荷時，h=H，進(jìn)排氣通路均關(guān)閉，保壓；
B.充氣：增載時，車體下沉，h
一側(cè)空氣彈簧自動放氣，以防車體傾覆。
（4）節(jié)流減振：由氣嘴實(shí)現(xiàn)。氣嘴節(jié)流減振代替垂向減振器。9.簡述車輛上常見減振器的類型及其工作原理。㈠摩擦式減振器：借摩擦面的相對滑動產(chǎn)生阻尼
㈡液壓減震器①特點(diǎn)：自調(diào)節(jié)特性（振幅大時，衰減量也大）。
②組成：活塞、進(jìn)油閥、缸端密封、上下連接、油缸、貯油筒、防塵罩等。③工作原理：利用液體黏滯阻力作負(fù)功來吸收振動能量（小孔節(jié)流阻尼）
A.拉伸狀態(tài)：活塞桿向上運(yùn)動，B腔油液的壓力增大，壓差使其經(jīng)過心閥的節(jié)流孔 流入A腔。油液通過節(jié)流孔時產(chǎn)生大小與的流速、節(jié)流孔的形狀和大小有關(guān)的阻力。B.壓縮狀態(tài)：活塞桿向下運(yùn)動，受到活塞壓力的A腔油液通過心閥的節(jié)流孔流入B 腔而產(chǎn)生阻力。
C.油量調(diào)節(jié)：活塞桿有一定體積，當(dāng)活塞上下運(yùn)動時，A腔和B腔體積變化不相等。為保證減振器正常工作，在油缸外增加一貯油筒（C腔）實(shí)現(xiàn)油量調(diào)節(jié)。
10.簡述驅(qū)動裝置的類型及典型驅(qū)動裝置的特點(diǎn)。
㈠作用：實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生輪對驅(qū)動力距。㈡類型：（1）軸懸式(半懸式）：牽引電機(jī)重量一半支撐載車軸，一半懸掛在構(gòu)架上。軸懸式又有剛性及彈性 之分。
（2）架懸式（或稱全懸掛式）：牽引電機(jī)支撐在構(gòu)架上。（3)體懸式：牽引電機(jī)安裝在車體上。
11.簡述基礎(chǔ)制動裝置的類型及其特點(diǎn)。
㈠空氣制動：利用壓縮空氣，通過制動缸活塞和杠桿作用在閘瓦或制動夾鉗的壓力，在踏面或制動盤上產(chǎn)生
摩擦，把機(jī)車動能轉(zhuǎn)化為熱能并逸散到大氣中。包括制動控制系統(tǒng)和制動執(zhí)行系統(tǒng)
㈡閘瓦制動：通過閘瓦壓緊車輪，通過機(jī)械摩擦產(chǎn)生制動作用，高速時制動力不夠，不是高速列車主要制動 方式
㈢盤形制動: 通過制動閘片與制動盤之間的機(jī)械摩擦產(chǎn)生制動作用，散熱好，有較好的高速制動性能，高速制
動時制動塊磨損加快，熱載荷大時易產(chǎn)生裂紋不能確保安全 ①軸盤制動：制動盤壓裝在車軸內(nèi)側(cè)
②輪盤制動：制動盤安裝在車輪兩側(cè)或一側(cè) 12.摩擦制動包括閘瓦制動、盤形制動、磁軌制動
13.動力制動包括電阻制動、再生制動、電磁渦流軌道制動、電磁渦流轉(zhuǎn)子制動等
第三章 典型轉(zhuǎn)向架
1、簡述德國、日本和法國轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？
2、簡述CRH2轉(zhuǎn)向架的橫向、縱向及垂向力的傳遞路線。①.垂向力（即重力）：車體→橡膠空氣彈簧→構(gòu)架側(cè)梁→軸箱圓彈簧→軸箱→車軸→車輪→鋼軌 ②.橫向力（離心力等）：車輪→車軸→軸箱→軸箱圓彈簧+轉(zhuǎn)臂定位銷（力較小時）/軸箱止檔（力較大時）→ 構(gòu)架側(cè)梁→橡膠空氣彈簧（力較小時）/構(gòu)架橫梁→橫向橡膠止檔(力較大時)→牽引中心銷→車體
③.縱向力（牽引力或制動力）：（輪軌間粘著）車輪→車軸→軸箱→軸箱轉(zhuǎn)臂定位銷→構(gòu)架側(cè)梁→構(gòu)架橫梁→牽
引拉桿→牽引中心銷→車體→車鉤
3、簡述CW-200K轉(zhuǎn)向架的橫向、縱向及垂向力的傳遞路線。（實(shí)驗(yàn)報告）
4、簡述地鐵轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
轉(zhuǎn)向架安裝于車體與軌道之間，用來牽引和引導(dǎo)車輛沿軌道行駛，承受并傳遞車體與軌道之間的各種載荷并緩和其動力作用。一般由構(gòu)架、輪對軸箱裝置、彈簧懸掛裝置和制動裝置等組成，有動力轉(zhuǎn)向架和非動力轉(zhuǎn)向架之分，動力轉(zhuǎn)向架裝有牽引電機(jī)及傳動裝置。
5、簡述低地板轉(zhuǎn)向架、法國RX656轉(zhuǎn)向架及獨(dú)立回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。第四章 車體結(jié)構(gòu)及總體布置
1.簡述車體的類型及組成。
類型：㈠按材料分：耐候鋼車體、不銹鋼車體、鋁合金車體
㈡按承載方式分：底架承載式車體、側(cè)墻和底架共同承載式車體、整體式承載車體 組成：底架、側(cè)墻、車頂、前端墻（或車頭）、后端墻、波紋地板或空心型材加強(qiáng)的地板構(gòu)成一個帶門窗切口 的博壁筒形整體承載結(jié)構(gòu)。2.簡述CRH動車組車體組成特點(diǎn)。
（1）車體采用鋁合金整體承載筒形結(jié)構(gòu)
（2）車體的斷面形狀可分為鼓形斷面、梯形斷面和矩形斷面。
（3）底架、側(cè)墻和車頂采用大型空心截面的擠壓鋁型材拼焊而成。中空擠壓型材，長度可達(dá)車體全長。（4）整體裝配車體：車體基本由6大部件即地板、車頂、兩個端墻及兩個側(cè)墻裝配而成。
3.簡述車體輕量化、防火和隔聲降噪的措施。（————————————不考——————————）
㈠車體輕量化措施：①采用新材料、新工藝：鋁合金、不銹鋼、蜂窩型復(fù)合材料、纖維復(fù)合增強(qiáng)塑料、玻璃 鋼
②改變車體結(jié)構(gòu)：改變車體強(qiáng)度結(jié)構(gòu)
改變車體工藝結(jié)構(gòu)：采用大型中空擠壓鋁型材結(jié)構(gòu) 采用纖焊的鋁蜂窩鋁合金結(jié)構(gòu) 采用航空骨架式鋁合金結(jié)構(gòu) 采用大型擠壓型材的焊接結(jié)構(gòu)
㈡防火措施：（1）結(jié)構(gòu)抗火 2）隔斷火源3）防止火災(zāi)蔓延4）車門設(shè)計(jì)應(yīng)有利于乘客的疏散（5）車內(nèi)應(yīng)設(shè)
有滅火相輔助照明設(shè)備6）車輛難燃化7）加強(qiáng)車內(nèi)的巡回檢查，引導(dǎo)旅客安全疏散㈢隔聲降噪的措施：①隔聲措施：①采用雙層墻結(jié)構(gòu)
②在車體金屬（如地板）表面涂刷防振阻尼層 ③采用雙層車窗 ④車內(nèi)選用吸聲效果好的高分子聚合材料 ⑤提高車體氣密性
②降噪措施：A、削弱噪聲源發(fā)出噪聲強(qiáng)度的措施 B、提高車體隔聲性能的措施
4.簡述鋁合金車體的特點(diǎn)。
車體主要承載構(gòu)件采用大型中空擠壓鋁型材，以提高構(gòu)件剛度，充分發(fā)揮材料承載能力，滿足輕量化要求，減小了焊接工作量，維修期增長 分為四種形式：
第一種，鋁板和實(shí)心型材結(jié)構(gòu)： 車體由鋁板和實(shí)心型材通過鉚釘、連續(xù)焊接進(jìn)行連接。第二種，板條骨架結(jié)構(gòu)： 車體由鋁板和縱向加固件應(yīng)用氣體保護(hù)焊的溶焊而成。
第三種，大型開口型材結(jié)構(gòu)： 車體由板皮和縱向加固件組成高強(qiáng)度大型開口型材整體結(jié)構(gòu)通過焊接。第四種，大型空心截面結(jié)構(gòu)： 車體結(jié)構(gòu)為與車體等長的大型中空型材通過自動連續(xù)焊接互相連接。
5.簡述CRH動車組的布置特點(diǎn)。
動車組車輛總體布局按空間位置一般可分為:車內(nèi)布置、車頂布置、車下布置3部分。由于車上空間盡可能用于安裝旅客服務(wù)設(shè)施，因此，動力設(shè)備分散在各節(jié)車的車下設(shè)備艙中，車上除司機(jī)室及其通道外，沒有專門的設(shè)備間。以CRH5為例，總體空間布局一般劃分為：車頭（導(dǎo)流罩、自動車鉤）、車上布置【司機(jī)室、客室、車輛連接（風(fēng)擋）】、車頂布置（受電弓、空調(diào)機(jī)組等）、車下設(shè)備艙
6.簡述動車組上的主要設(shè)備組成及其作用。7.簡述車門的類型、組成及其特點(diǎn)。
類型：按作用分：側(cè)門、內(nèi)端門、外端門、小間門（包括乘務(wù)室門、衛(wèi)生間門等）。按開啟方式分：自動門、手動門。
按驅(qū)動方式不同區(qū)分:風(fēng)動式車門、2、電動式車門 按開啟特點(diǎn)分：（1）內(nèi)藏嵌入式側(cè)移門（2）外側(cè)移門（3）塞拉門（4）外擺式車門
第五章 車端連接裝置
一．填空題
1.牽引緩沖裝置包括（車鉤）、（緩沖器）、及（車鉤復(fù)原裝置）三部分。2.牽引緩沖器裝置的構(gòu)造、（性能）及(狀態(tài))在很大程度上 影響列車運(yùn)行的（縱向）平穩(wěn)性。3.車鉤由（鉤頭）、（鉤身）、（鉤尾）等3部分組成。4.按連結(jié)緊密程度分：非剛性自動車鉤（普通自動車鉤）和剛性自動車鉤（密接式車鉤）。5.密接式車鉤類型包括：前端（自動車鉤）、半永久車鉤和過渡車鉤。6.緩沖器就其結(jié)構(gòu)來說，可分為（彈簧摩擦式）、（橡膠摩擦式）和（液-氣式緩沖器）三類。7.風(fēng)擋裝置有三種型式：鐵風(fēng)擋裝置、橡膠風(fēng)擋裝置和（折疊風(fēng)擋裝置）。二．簡答題
1.鉤緩作用及傳力過程
? 鉤緩作用：連掛、牽引和緩沖三種功能。
? 連接定距（連接列車中的各車輛，并使之保持一定距離），? 傳力緩沖（傳遞牽引力，傳遞和緩和縱向沖擊力）。
? 鉤緩作用及傳力過程 ? 當(dāng)列車牽引時：車鉤→鉤尾銷→ 鉤尾框→后從板→緩沖器→前從板→前從板座→牽引梁。? 當(dāng)列車壓縮時：車鉤→鉤尾銷→ 鉤尾框→前從板→緩沖器→后從板→后從板座→牽引梁。
由此可見，鉤緩裝置無論是承受牽引力還是沖擊力，都要經(jīng)過緩沖器將力傳遞給牽引梁，這樣就有可能使車輛間的縱向沖擊振動得到緩和和消減，從而改善了運(yùn)行條件，保護(hù)車輛及貨物不受損壞。
2.車鉤三態(tài)功能是什么？
（1）閉鎖位置(連掛狀態(tài))：鎖閉狀態(tài)，為牽引時所用。
（2）開鎖位置(解鉤狀態(tài))：一種閉而不鎖的狀態(tài)，為摘車時所用。
（3）全開位置(待掛狀態(tài))：為掛鉤作準(zhǔn)備。相互連接兩車鉤，必須有一個處于全開位，另一個處于什么位置都可以。3.密接式車鉤特點(diǎn)
a)可實(shí)現(xiàn)真正的“密接”；
b)可實(shí)現(xiàn)機(jī)械、電路和氣路三路連接； c)可以實(shí)現(xiàn)自動解鉤； 4.柴田式密接車鉤的工作原理（1）閉鎖過程
連掛時，鉤頭凸錐插入相鄰車鉤的凹錐孔內(nèi)，鉤頭內(nèi)側(cè)面壓迫相鄰車鉤鉤舌逆時針轉(zhuǎn)動40o,解鉤風(fēng)缸彈簧受壓變形；當(dāng)量鉤舌連接面完全接觸后，形成一個球體，在解鉤風(fēng)缸彈簧復(fù)原力的作用下，在凹錐孔內(nèi)順時針轉(zhuǎn)動40o后恢復(fù)原狀，完成車輛連掛，車鉤處于連掛狀態(tài)（閉鎖位置）。（2）解鉤過程
自動解鉤時，司機(jī)操縱解鉤閥，壓縮空氣由總風(fēng)缸進(jìn)入解鉤風(fēng)缸，使活塞向前推動解鉤桿并帶動鉤舌逆時針轉(zhuǎn)動40o 而使車鉤處于待解狀態(tài)（開鎖位置）。
手動解鉤時，依靠人力推動解鉤桿使使車鉤處于待解狀態(tài)（開鎖位置）。5.緩沖器的作用及其工作原理 作用：緩沖器用來緩和列車在運(yùn)行中由于機(jī)車牽引力的變化或在起動、制動及調(diào)車作業(yè)時車輛相互碰撞
而引起的縱向沖擊和振動。緩沖器有耗散車輛之間沖擊和振動的功能，從而減輕對車體結(jié)構(gòu)和裝載貨物的破壞作用。
工作原理：緩沖器的工作原理是借助于壓縮彈性元件來緩和沖擊作用力，同時在彈性元件變形過程中利用摩擦和阻尼吸收沖擊能量。其中橡膠緩沖器借助于橡膠分子內(nèi)摩擦和彈性變形起到緩和沖擊和消耗能量的作用。6.緩沖器的主要性能參數(shù) ①.行程：緩沖器受力后產(chǎn)生的最大變形量。此時彈性元件處于全壓縮狀態(tài)，如再加大壓力，變形量也不再 增加。
②.最大作用力：緩沖器產(chǎn)生最大變形量時所對應(yīng)的作用外力。
③.容量：緩沖器在全壓縮過程中，作用力在其行程上所作的功的總和稱為容量。它是衡量緩沖器能量大小 的主要指標(biāo)，如果容量太小，則當(dāng)沖擊力較大時就會使緩沖器全壓縮而導(dǎo)致車輛剛性沖擊。④.能量吸收率：緩沖器在全壓縮過程中，被阻尼所消耗的能量與緩沖器容量之比。一般要求不低于70%。⑤.初壓力：緩沖器的靜預(yù)壓力。初壓力的大小將影響列車起動加速度。
第六章 城市軌道交通動車組
1.簡述磁懸浮列車的類型、特點(diǎn)及其工作原理。類型：常導(dǎo)磁吸型、超導(dǎo)磁斥型 特點(diǎn)：常導(dǎo)磁吸型：利用常規(guī)的電磁鐵與一般鐵性物質(zhì)相吸引的基本原理，把列車吸引上來，懸空運(yùn)行，懸浮 的氣隙較小，一般為10毫米左右。常導(dǎo)型高速磁懸浮列車的速度可達(dá)每小時400-500公里，適合于城市間的長距離快速運(yùn)輸。
超導(dǎo)磁斥型：使用超導(dǎo)的磁懸浮原理，使車輪和鋼軌之間產(chǎn)生排斥力，使列車懸空運(yùn)行，這種磁懸浮列
車的懸浮氣隙較大，一般為100毫米左右，速度可達(dá)每小時500公里以上。工作原理：磁力懸浮、導(dǎo)向，線電機(jī)驅(qū)動 2.簡述導(dǎo)軌交通的類型與工作原理。
類型：1中央導(dǎo)向方式、2側(cè)面導(dǎo)向方式
工作原理：
1、中央導(dǎo)向方式： 線路中央設(shè)導(dǎo)向軌，車輛底架下部對應(yīng)部位設(shè)導(dǎo)向輪。走行橡膠輪在兩根主
梁上行駛，導(dǎo)向輪貼靠線路中央凸出的導(dǎo)向軌導(dǎo)向。
2、側(cè)面導(dǎo)向方式： 線路兩側(cè)矮墻上設(shè)導(dǎo)向輪滾道，車輛走行裝置外側(cè)水平配置導(dǎo)向輪。走行輪
在線路上行駛，導(dǎo)向輪沿線路兩側(cè)的導(dǎo)向軌滾動導(dǎo)向。3.簡述單軌車輛的類型與工作原理。類型：（1）跨坐式獨(dú)軌鐵路：車體重心在軌道梁上方，運(yùn)行時車體跨坐在軌道梁上。
（2）懸掛式獨(dú)軌鐵路：車體重心在軌道梁下方，轉(zhuǎn)向架懸吊著車體沿軌道梁運(yùn)行。
工作原理：㈠跨坐式：車輛騎行于軌道梁上方，車輛底部有走行輪，在車體的兩側(cè)下垂部分還有導(dǎo)向輪和穩(wěn)定
輪，夾行于軌道梁兩側(cè)，保證車輛沿軌道安全平穩(wěn)行駛
㈡懸掛式：車輛懸掛于軌道梁下方，軌道梁為下部開口的箱型鋼架梁，車輛走行輪與導(dǎo)向輪均置于 箱型梁內(nèi)，沿梁內(nèi)設(shè)置的軌道行駛。車輛改變行車方向時。通過梁內(nèi)可動軌的水平移動實(shí)現(xiàn)
第七章 軌道車輛牽引理論
1、作用于列車的力及其產(chǎn)生原因 ①牽引力：動輪受牽引電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩作用后，在輪軌粘著作用下，在輪軌作用點(diǎn)處產(chǎn)生的指向列車運(yùn)行方向的
切向力稱為輪周牽引力。
②制動力：制動裝置對輪對形成一個力矩，從而在輪軌接觸處產(chǎn)生一個車輪對鋼軌的縱向作用水平力。③列車阻力：列車運(yùn)行時，受到的與列車運(yùn)行方向相反，而且是司機(jī)不能控制的阻止列車運(yùn)行的外力，稱為列
車阻力，簡稱阻力。阻力分為基本阻力和附加阻力兩大類。
2、車輪空轉(zhuǎn)的原因、危害及防治
A、空轉(zhuǎn)的原因：當(dāng)輪軌間出現(xiàn)最大粘著力后，若繼續(xù)加大驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，輪軌間的粘著關(guān)系被破壞，使輪軌間出
現(xiàn)相對滑動的現(xiàn)象，稱為“空轉(zhuǎn)”。
B、空轉(zhuǎn)的危害：動轉(zhuǎn)出現(xiàn)空轉(zhuǎn)時，輪軌將依靠滑動摩擦力傳遞切向力，這就大大削弱了傳遞切向力的能力，同時造成動輪踏面的擦傷。因此，機(jī)車在牽引運(yùn)行中，應(yīng)盡量防止出現(xiàn)動輪的空轉(zhuǎn)。
C、防治措施（1）在設(shè)計(jì)時，盡量選擇合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)，使軸載荷轉(zhuǎn)移降至最小．以提高粘著重量的利用率。
（2）合理而有控制地撤砂。特別在直線軌道上，軌面條件惡劣時，撤砂可大大提高粘著系數(shù)。（3）采用增粘閘瓦，可提高制動時的粘著系數(shù)，防止車輪滑行。（4）采用性能良好的防空轉(zhuǎn)裝置。
3、軸重轉(zhuǎn)移的原因、危害及防治
（1）定義：機(jī)車在牽引工況時機(jī)車產(chǎn)生牽引力時，各軸的軸重會發(fā)生變化，有的增載，有的減載，這種現(xiàn)象稱為
牽引力作用下的軸重轉(zhuǎn)移,軸重轉(zhuǎn)移又稱軸重再分配。
（2）原因：牽引力是發(fā)生軸重轉(zhuǎn)移的根本原因。在機(jī)車運(yùn)用中產(chǎn)生牽引力時，由于車鉤距軌面有一定的高度，與 輪周牽引力不在同一高度，后部列車作用于車鉤的拉力與輪周牽引力形成一個力偶，使前轉(zhuǎn)向架減載，后轉(zhuǎn)向架增載。
（3）危害：1對個別驅(qū)動的機(jī)車軸重減少最大的輪對，將首先發(fā)生空轉(zhuǎn)。這樣，機(jī)車粘著牽引力的最大值，必然
受到達(dá)個輪對空轉(zhuǎn)的限制。
2空轉(zhuǎn)發(fā)生后，牽引力立即下降，機(jī)車走行部、傳動機(jī)構(gòu)的正常工作受到影響；牽引電機(jī)也可能損壞；
輪對和鋼軌增加了額外的非正常磨耗。
3個別輪對的軸重增加，使機(jī)車遠(yuǎn)行中的動作用力增加，并將對鋼軌造成破壞。（4）防治：1 牽引電動機(jī)的順置: 2貨運(yùn)機(jī)車大剛度彈性旁承。低位牽引：降低轉(zhuǎn)向架牽引力向車體傳遞點(diǎn)距軌面的高度。
4在制造和維修方面，要注意保持動輪等直徑、各牽引電動機(jī)相同的特性。
5合理撒砂，設(shè)防空轉(zhuǎn)裝置（在電力機(jī)車采用前、后轉(zhuǎn)向架電動機(jī)分別供電，使軸重減載的前轉(zhuǎn)向架電動機(jī)減小電流，而增載的后轉(zhuǎn)向架電動機(jī)增大電流。這有可能獲得較大的粘著重量利用率）
4、車輪抱死滑行的原因、危害及防治
原因：制動力大于粘著條件所允許的最大值，產(chǎn)生相對滑動，車輪的制動力變?yōu)榛瑒幽Σ亮Γ瑪?shù)值立即減小，車輪被閘瓦.’抱死”，輪子在鋼軌上繼續(xù)滑行，這種現(xiàn)象 稱為.’滑行’ 危害：’抱死滑行’時制動力大為降低，車輪與鋼軌的接觸面會被擦傷，因此，應(yīng)盡最避免。防治：①在大型貨車制動機(jī)上設(shè)置有空、重車調(diào)整裝置。②在盤形制動車輛上設(shè)踏面清掃器
③采用增粘閘瓦，可提高制動時的粘著系數(shù)，防止車輪滑行。④設(shè)電子防滑器。
5、列車運(yùn)行方程式與列車運(yùn)行狀態(tài)方程式：
運(yùn)行狀態(tài)：①牽引狀態(tài)，牽引電動機(jī)通電轉(zhuǎn)動，將電能變?yōu)闄C(jī)械能，驅(qū)動機(jī)車使列車運(yùn)行;②惰行狀態(tài)，牽引電動機(jī)不通電，列車靠慣性運(yùn)行
③制動狀態(tài)，在列車車上加制動力，使列車減速運(yùn)行。
第八章 軌道車輛動力性能分析與評價
1、機(jī)車車輛動力學(xué)的研究內(nèi)容與目的
研究內(nèi)容：①研究機(jī)車車輛在運(yùn)行中產(chǎn)生的力學(xué)過程； ②掌握車體、轉(zhuǎn)向架的振動規(guī)律；
③以便合理設(shè)計(jì)機(jī)車車輛有關(guān)結(jié)構(gòu)，正確選定彈簧裝置、軸箱定位裝置、橫動裝置、減振器等的 參數(shù)；
④并為有關(guān)零部件的強(qiáng)度計(jì)算提供必要數(shù)據(jù)。
研究目的：① 研究自由振動求知固振頻率，以便知道發(fā)生共振時的機(jī)車機(jī)車車輛速度。② 研究受迫振動是為求知需要的阻尼和迫振振幅、迫振加速度，以便知道機(jī)車機(jī)車車輛運(yùn)行的
平穩(wěn)程度及其對線路的動作用力。
③研究蛇行穩(wěn)定性問題，以便采取有效措施來提高高速機(jī)車機(jī)車車輛的蛇行臨界速度。
2、坐標(biāo)系與振動形式
（1）側(cè)滾：繞x軸的回轉(zhuǎn)振動;（2）伸縮：沿x軸的往復(fù)振動（3）點(diǎn)頭：繞y軸的回轉(zhuǎn)振動；（4）橫擺：沿y軸的往復(fù)振動（5）搖頭：繞z鈾的回轉(zhuǎn)振動；（6）浮沉：沿z鈾的往復(fù)振動
滾擺：由于彈簧對稱支撐于車體下部，車體橫擺時，其重力與彈簧支持力形成的力矩使車體車滾，即產(chǎn)生橫擺時肯定發(fā)生側(cè)滾，橫擺與側(cè)滾的耦合振動稱為滾擺。滾心在車體重心之上的滾擺稱為上心滾擺。滾心在車體重心之下的滾擺稱為下心滾擺。
蛇行運(yùn)動：指的是具有一定踏面斜度的輪對，沿直線運(yùn)行時，受到微小的激擾后，產(chǎn)生一種一面橫向往復(fù)擺動，一面繞鉛垂中心轉(zhuǎn)動，中心軌跡城波浪形的特有運(yùn)動。
3、一系懸掛機(jī)車車輛特點(diǎn)
4、蛇行運(yùn)動臨界速度
臨界速度
可見，減小踏面等效斜率je及減輕輪對質(zhì)量m，能提高輪對蛇行運(yùn)動穩(wěn)定性，當(dāng)je＝0時，即用圓柱形踏面時，Vc→∞時不會產(chǎn)生蛇行運(yùn)動。
說明因?yàn)镵y和Kx的存在，彈性定位輪對的臨界速度要比自由輪對的高得多。減小踏面等效斜率je及輪對質(zhì)
量m，增大輪對定位剛度Kx、Ky及重力剛度對穩(wěn)定有利。
5、曲線通過研究的內(nèi)容
1、分析類型
曲線通過有兩個相互聯(lián)系的研究內(nèi)容：幾何曲線通過和動力曲線通過。
2、幾何曲線通過
研究機(jī)車與線路的幾何關(guān)系和機(jī)車自身有關(guān)部分在曲線上的相互幾何關(guān)系。研究機(jī)車的幾何曲線通過；
也為研究動力曲線通過提供有關(guān)數(shù)據(jù)。幾何曲線通過主要解決的問題（1）確定機(jī)車所能通過的曲線的最小半徑和為此目的所需的輪對橫動量；（2）給出機(jī)車轉(zhuǎn)向架通過曲線時的轉(zhuǎn)心位置；（3）確定在曲線上機(jī)車轉(zhuǎn)向架對于車體的偏轉(zhuǎn)角（4）確定車體與建筑限界的關(guān)系等（校驗(yàn)內(nèi)容：將兩轉(zhuǎn)向架皆置于最大外移位置以校驗(yàn)車體端部是否能通過限界；將兩轉(zhuǎn)向架皆置于最大偏斜位置以校驗(yàn)車體中部是否能通過限界。）。
3、動力曲線通過
研究機(jī)車以不同速度通過曲線時與線路的相互作用，探討機(jī)車安全通過曲線的條件和措施并為機(jī)車和線
路的強(qiáng)度計(jì)算以及輪絳磨耗提供有關(guān)數(shù)據(jù)。A.限速原因：
在曲線上，機(jī)車機(jī)車車輛速度所受的限制可以歸納為以下幾方面：列車在曲線上的未平衡加速度、側(cè)壓
力、軌枕力、輪緣磨耗因數(shù)和防止車輪爬越鋼軌。
B.限速依據(jù)：
1．保證乘務(wù)員的舒適感：gc<0.04g時無明顯感覺；gc=0.05g時能察覺，無不適感；gc=0.077g時，能
長期承受；gc=0.1g時能短期承受。
2．輪軟間作用的側(cè)壓力使鋼軌產(chǎn)生橫向應(yīng)力和變形：為防止鋼軌應(yīng)力過高或出現(xiàn)永久變形而使軌距展寬，側(cè)壓力不能過大。對于軸荷200kN的機(jī)車，在50kg／m的焊接軌上，側(cè)壓力限為70kN；在魚尾板連接的軌上，限為60kN 3.軌枕力可能引起軌枕永久橫移：軸荷重200kN，軌枕力的最大值最多50kN，而容許的是65kN。4.大輪緣力有使車輪爬越鋼軌的可能：以脫軌系數(shù)控制
2、徑向轉(zhuǎn)向架
徑向轉(zhuǎn)向架就是將轉(zhuǎn)向架上的前后輪對通過一定的方式連接起來,使其搖頭運(yùn)動相互耦合,從而使輪對軸線指向
軌道曲線半徑的方向,達(dá)到徑向調(diào)節(jié)的目的。
徑向轉(zhuǎn)向架一般可分為自導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架和迫導(dǎo)向徑向轉(zhuǎn)向架兩種
3、車輛動力性能評價
（1）平穩(wěn)性：舒適性。Sperlring的“平穩(wěn)性指標(biāo)”，SNCF的“疲勞時間”（2）穩(wěn)定性（穩(wěn)定性脫軌、抗傾覆穩(wěn)定性）： 安全性。機(jī)車車輛在線路上運(yùn)行時受到各種力的作用，在最不利的
組合情況下，這些力會破壞機(jī)車車輛的正常運(yùn)行條件，使輪軌脫離接觸，造成機(jī)車車輛脫軌或傾覆事故。這種情況成為機(jī)車車輛失去運(yùn)行安全性。評價指標(biāo)：脫軌系數(shù)、輪重減載率、傾覆系數(shù)
（3）曲線通過性能：導(dǎo)向機(jī)理。第九章 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)
1.強(qiáng)度計(jì)算的內(nèi)容有哪些？
1、受力分析 研究運(yùn)行過程中，零部件所承受的載荷及其組合。
2、應(yīng)力計(jì)算 以材料力學(xué)、彈性力學(xué)等為基礎(chǔ)，用有限元法確定零部件的應(yīng)力、應(yīng)變及穩(wěn)定性等。
3、強(qiáng)度評價 確定評價強(qiáng)度、剛度和耐久性的方法和指標(biāo)，并進(jìn)行評價。2.作用在車體和轉(zhuǎn)向架上的載荷分別有哪些？因何引起？簡述其三要素。
1、垂向靜載荷=車體自重+車輛載重（定員數(shù)*每定員折算重量）+整備重量
2、垂向動載荷Pd=Kdy*Pst
3、車體側(cè)向力=風(fēng)力+離心力
4、扭轉(zhuǎn)載荷：當(dāng)前轉(zhuǎn)向架進(jìn)入緩和曲線，而后轉(zhuǎn)向架仍處于平直道時產(chǎn)生的載荷。
5、縱向力：牽引力及縱向慣性力
6、修理時加于上的載荷
3.簡述有限元分析的基本思路及有限元軟件分析三步曲。4.簡述強(qiáng)度試驗(yàn)的目的和類型。
試驗(yàn)?zāi)康模鸿b定及其主要零部件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。試驗(yàn)類型：
1、車體靜強(qiáng)度試驗(yàn)
2、車體剛度試驗(yàn)
3、轉(zhuǎn)向架靜強(qiáng)度試驗(yàn)
4、轉(zhuǎn)向架主要零部件疲勞試驗(yàn)
5.簡述強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法的類型、強(qiáng)度條件及理論依據(jù)。
類型：
1、靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)
2、疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
3、損傷容限設(shè)計(jì)
4、可靠性設(shè)計(jì)
5、優(yōu)化設(shè)計(jì) 強(qiáng)度條件（略）理論依據(jù)（略）第十章 軌道交通車輛設(shè)計(jì)
1.簡述車輛設(shè)計(jì)的類型及內(nèi)容。
車輛設(shè)計(jì)是車輛生產(chǎn)的第一道工序。從設(shè)計(jì)的前后順序，一般可分為:方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)及施工設(shè)計(jì)三個階段。從設(shè)計(jì)的內(nèi)容上又可分為車輛總體設(shè)計(jì)及車輛零、部件設(shè)計(jì)兩大部分
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