機車車輛稱重技術(shù)研究的國內(nèi)外文獻綜述1.3.1國外研究現(xiàn)狀國外有關(guān)于機車車輛的稱重技術(shù)起步于20世紀(jì)40年代初，最早在1940年德國研制出機車車輛稱重檢測設(shè)備，這種設(shè)備是純機械式的稱重，采用彈簧杠桿原理來設(shè)計的測量裝置。通過將該稱重裝置安裝在數(shù)米深的基坑中，在對車輛進行稱重測量時，將車輛停放在秤臺上進行靜態(tài)測量。這種設(shè)備的測量精度一般在0.3%到0.5%之間，并且這種設(shè)備一直持續(xù)到60年代中才被逐漸淘汰，并在世界各國中得到了廣泛的應(yīng)用。。在20世紀(jì)60年代，德國工程師在對無拉力狀態(tài)的地鐵模型進行分析，通過計算目標(biāo)載荷和計算支撐力差，從而得到了地鐵車輛的彈簧加墊調(diào)節(jié)計算模型。并且在該模型的基礎(chǔ)上通過減小實際輪重和目標(biāo)輪重之間的差值，計算出了該模型的最佳的加墊量方案。到了20世紀(jì)70年代初進入了電子軌道衡階段，該電子軌道衡舍棄了傳統(tǒng)的機械式杠桿測量，采用應(yīng)變式壓力傳感器對車輛進行稱重測量，并且可以將測量數(shù)值通過數(shù)字儀表進行顯示。該電子軌道衡仍然安裝在數(shù)米深得基坑中，但是，該基坑采用混凝土的結(jié)構(gòu)，由于該電子軌道衡舍棄了傳統(tǒng)的機械式杠桿結(jié)構(gòu)，因此不再具有相對活動的結(jié)構(gòu)。所以這種設(shè)備的穩(wěn)定性和抗震性能大大提高，可以保證車輛能夠以低速通過該設(shè)備進行動態(tài)測量，同時測量精度與之前的機械式杠桿測量精度相同。在20世紀(jì)80年代處，隨著電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，基于計算機控制技術(shù)的微機軌道衡出現(xiàn)了。該設(shè)備的稱重測量精度也在之前的電子軌道衡基礎(chǔ)上提高了1%。同時采用微機來實現(xiàn)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)也提高了稱重設(shè)備的自動化程度。在1979年，美國的研究院SeandResearch研制出一種軌道式稱重傳感器，其稱重精度為2%。到了20世紀(jì)80年代末、90年代初，稱重測量裝置舍棄了原來的秤臺，進入了無秤臺多功能軌道衡階段。這種軌道衡是直接將壓力傳感器安裝在鋼軌上，這樣就避免了建造基坑的工程，同時也將軌道實現(xiàn)了稱重測量和行走功能的結(jié)合，并且測量精度進一步提高達到了1%。其中這種稱重測量裝置最具代表性的是英國ChronosRichardso公司研制的“WEIGHLINE”.對于機車車輛而言，稱重和調(diào)簧是相輔相成的。而世界上對機車車輛調(diào)簧技術(shù)的研究也從開始的依靠人工經(jīng)驗進行調(diào)簧發(fā)展到后來靠計算分析得到加墊方案。在20世紀(jì)90年代，蘇聯(lián)工程師通過對內(nèi)燃機車的獨立懸掛調(diào)整進行了相關(guān)研究，總結(jié)并提出了關(guān)于對彈簧加墊量進行調(diào)整的經(jīng)驗公式。在1988年，美國通用電氣公司的工程師DanielL.Curtis等人對機車軸重分布和軸重調(diào)整算法進行了研究，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一種基于該原理的稱重調(diào)簧設(shè)備。在2006年，保加利亞的科研學(xué)者N.G.Nenov和E.N.Dimitrov等人設(shè)計并建造了一套軌道車輛稱重測量裝置，并建立了相應(yīng)的車輛調(diào)簧模型，并且在西門子公司的機車上進行了相關(guān)實際測試，取得了較好的效果。在20世紀(jì)80年代后期，世界上的生產(chǎn)機車的各大廠商將對機車落車后的稱重調(diào)簧工藝進行分解：轉(zhuǎn)向架稱重調(diào)簧、車體稱重調(diào)簧和整車的輪軸重驗證。即首先對轉(zhuǎn)向架進行調(diào)簧，確保轉(zhuǎn)向架的一系懸掛各支撐點的受力均勻；再對車體進行稱重調(diào)簧，確保車體受到的二系懸掛各支撐點的支撐力受力均勻；最后對落車后的整個車輛進行稱重測量，驗證經(jīng)過轉(zhuǎn)向架稱重調(diào)簧和車體稱重調(diào)簧后，整車的輪軸重分布情況是否滿足出廠標(biāo)準(zhǔn)。其中比較有名的是德國Windhoff公司研制的轉(zhuǎn)向架靜載試驗臺。對于車體稱重調(diào)簧，法國阿爾斯通公司(ALSTOM)的貝爾福工廠可以對車體進行二系懸掛的稱重調(diào)簧。1.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國的對于機車的稱重技術(shù)起步較晚，在20世紀(jì)80年代初，長沙鐵道學(xué)院對貨車稱重及超偏載進行了研究，同時研制了一種自動檢測裝置“貨物列車動態(tài)稱重裝置”，由此我國開始了對于機車車輛稱重技術(shù)的研究。在1991年，海南省中貿(mào)集團研制出國內(nèi)第一臺無秤臺動態(tài)電子軌道衡，該電子軌道衡的精度甚至可以達到0.5%，與國際上其他同樣功能的產(chǎn)品在技術(shù)上不相上下。在1995年哈爾濱鐵路局也研制出一種稱重測量檢測裝置。我國在不斷發(fā)展技術(shù)的過程中，也在引進許多國外的先進技術(shù)，與國外的公司進行合作。如：株洲機車廠與德國WinDHOFFAG公司合作研發(fā)的對轉(zhuǎn)向架進行稱重調(diào)簧的試驗臺；大連機車廠同西南交通大學(xué)合作研制針對車體稱重的車體稱重調(diào)簧試驗臺；清華大學(xué)同北京二七機車廠合作研制的整車調(diào)簧工藝試驗臺。對于調(diào)簧技術(shù)，在1986年，上海鐵道學(xué)院的陸冠東學(xué)者建立了機車軸重轉(zhuǎn)移模型，并對軸重轉(zhuǎn)移模型進行了調(diào)簧研究，通過建立剛度矩陣得到增載系數(shù)矩陣與加墊量矩陣之間的關(guān)系。1990年四方機車廠的張正楠工程師對東風(fēng)5型車進行研究，提出了根據(jù)稱重試驗臺的稱重結(jié)果進行加墊調(diào)整的加墊量矩陣計算方法。在20世紀(jì)90年代末，中南大學(xué)的學(xué)者提出將車體和轉(zhuǎn)向架視為超靜定結(jié)構(gòu)進行分析，根據(jù)靜力學(xué)平衡方程、力矩平衡方程和變形協(xié)調(diào)條件的方程，建立加墊量與輪重載荷之間的關(guān)系，從而實現(xiàn)對車輛的稱重調(diào)簧。目前的稱重和調(diào)簧技術(shù)都能取得不錯的效果，但是過多的簡化和假設(shè)會與實際的車輛模型有所差距，這樣有時經(jīng)過計算得到的結(jié)果與實際情況會有所差距。但是如將車輛模型考慮得過于復(fù)雜將會造成求解困難，因此如何建立何使得車輛模型并采用合適的智能算法來進行計算是目前機車調(diào)簧得主要方向。參考文獻[1]任尊松.車輛系統(tǒng)動力學(xué)[M].北京：西中國鐵道出版社，2007[2]陸冠東.車輛系統(tǒng)動力學(xué)計算方法研究[M].北京：中國鐵道出版社，2011[3]楊恩源.整車稱重試驗臺設(shè)計和調(diào)簧算法研究[D].西南交通大學(xué),2018.[4]張鵬飛.城軌車輛稱重調(diào)簧臺測控系統(tǒng)研究及稱重方法設(shè)計[D].西南交通大學(xué),2017.[5]張立學(xué).城軌車輛稱重找平方法的理論研究與軟件實現(xiàn)[D].西南交通大學(xué),2013.[6]楊振祥.關(guān)于機車輪(軸)重偏差的分析與研究[J].鐵道機車車輛,1997(03):59-61.[7]孟建軍,孟高陽,李德倉.基于SA-GA混合算法的動車組車輛輪重分配優(yōu)化[J].應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué),2021,42(04):363-372.[8]彭德毅.六軸鉸接車輛輪軸重、調(diào)簧算法研究及軟件開發(fā)[D].西南交通大學(xué),2021.DOI:10.27414/ki.gxnju.2021.002661.[9]楊懷生,尚歌.城市軌道車輛重量管理、計算及測定方法[J].中國設(shè)備工程,2020(22):31-32.[10]于倩,劉勁.五模塊浮車型有軌電車的輪重調(diào)整模型[J].技術(shù)與市場,2020,27(07):34-36.[11]楊豐萍,金林.鉸接型有軌電車軸重與輪重計算系統(tǒng)開發(fā)[J].城市軌道交通研究,2019,22(08):45-49.DOI:10.16037/j.1007-869x.2019.08.010.[12]李穩(wěn),韓俊臣,王文華,李諾.一種帶懸浮車體的有軌電車軸重及輪重計算方法[J].機車電傳動,2018(05):89-93.DOI:10.13890/j.issn.1000-128x.2018.05.020.[13]趙成剛,徐磊,李豐.動車組轉(zhuǎn)向架稱重調(diào)簧理論分析與加墊算法設(shè)計[J].鐵道機車車輛,2018,38(01):1-6.[14]王永,謝紅兵,林文君,夏丹鋒,呂志龍.鉸接式動車組軸