围绕工程装备与智能技术展开研究,主要研究方向包括机电装备设计与系统健康运维的研究、专用工程装备及智能技术的研究和轨道交通运输装备先进技术的研究。
团队成员:郑向华、李志强、刘平平、朱成华、贾美薇、左芳君、赖茂林、李一岚、唐维等。
1.水文地质钻孔多含水层分层抽水试验装置及在线监测系统
多含水层分层抽水及其抽水试验是广泛应用在水文地质、工程地质、环境地质领域的一种查明深部岩、土层水文地质特征、获取含水层各种水文地质参数的常见原位测试方法,为找水打井、水资源开采方案、基坑降水设计、污染物扩散等提供技术支撑。抽水试验一般在野外现场进行,工作环境条件复杂、工程周期长,常采用多孔径、人工测深、测流量,整个工程周期效率较低,费时费力,且出现人为误差较大几率较大。国内尚无针对抽水实验有效的自动化信息采集设备,因此川勘院联合成工院,依托成都工业学院科研实力,共同研发水文地质钻孔多含水层分层抽水试验装置及在线监测系统,实现一孔同径分层、自动抽水、在线监测抽水指标参数进行控制。

2.非接触式水面油污在线检测及报警设备
通过研究地下水中LNAPL的早期快速检测、预警、典污染介质污染识别与扩散趋势分析、松散孔隙水含水层地下水三维流场仿真模拟,实现集地下水污染物检测、预警、分析、仿真展示于一体的地下水环境污染识别和分析系统,有效提高计算机系统对数据信息的再处理能力,提升系统智能化程度,从根本上解决影响地下水污染防控决策及时性的问题,使污染能够真正做到早发现早治理,以满足污染高风险企业的环境管理、决策的迫切需求,避免造成更大的经济损失和社会影响。由于地下水污染本身隐蔽性强、处理难度大,地下水污染高风险企业,特别是处于敏感性高、防污性能差的大型石油化工企业,亟需本研究,以辅助决策者科学、快速、准确的制订合理的污染控制和治理措施。该项目的实现对于巩固和提高行业内的地下水专业十分必要。

3.硬岩掘进机
硬岩掘进机设备前部是旋转式刀盘,刀盘直径与隧道直径一致。刀盘上装有滚刀,根据隧道岩石类型,安装在合适位置上。当刀盘旋转时,液压推进油缸向前推进,刀具深入岩石中。推动滚刀旋转的巨大推力使得岩石破裂,由此研碎隧道面岩石,每天15米行程,高效安全。

4.具有变摩擦功能的铁路货车控制型转向架性能研究
项目为2019年四川省科技创新人才项目。针对传统铁路货车稳定型转向架减振性能良好和需增设附加机构以弥补抗菱刚度不足而导致结构复杂,寿命周期成本较高的特点,提出基于具有大抗菱刚度、结构简单的控制型转向架,通过改进控制型转向架的减振斜楔和摇枕结构,在减振斜楔与侧架间加设一组减振弹簧,从而改善控制型转向架减振性能无法适应车辆载荷工况变化的不足,使转向架既具有稳定型转向架良好减振性能,又具有控制型转向架结构简单,抗菱刚度大特点的变摩擦控制型转向架方案,并对变摩擦控制型转向架的减振性能、抗菱刚度以及整车动力学性能进行了分析、计算,其结构强度符合TB/T 1335-1996的要求,动力学性能符合GB/T 5599-2019的规定。

(a)铁路货车变摩擦控制型转向架方案;(b)变摩擦控制型转向架的减振性能(对比);(c)变摩擦控制型转向架减振性能测试
5.铁路货车制动机铝合金板式中间体板钎焊工艺研究
传统板式中间体作为火车刹车系统的核心气路部件,内部气路多、接口复杂。传统生产方式为采用加工中心加工、侧面钻床进行侧面孔加工,这种方式不仅成本高同时增多工艺孔的也需要堵,由于工艺堵孔增多导致零部件的可靠性降低。项目通过钎焊工艺,在满足气路功能的前提下对板式中间体进行了重新设计,新设计的板式中间体生产成本降低了一半、工艺堵孔全部取消、零部件体积也减少至原来的3/4。目前该项目已进行批量生产,并应用到中车眉山车辆有限公司国家重点实验室。

铁路货物列车长大编组制动系统试验台
6.无人机系统故障预测与健康管理关键技术研究
本项目通过对无人机系统的故障来源、故障特点进行分析,主要解决故障在无人机系统中传播而导致的系统健康性能下降问题以及早期故障的预测问题,搭建无人机故障预测与健康管理系统的总体框架,解决故障发生的不确定性和传播的关联性问题,开展从元部件到系统的特性,以及从电子特性到机械结构的失效机理分析研究,根据系统运行状况和外部环境条件建立精确的故障模型,提出了一种改进的层次贝叶斯网络结构的故障预测方法。
无人机健康管理是一个系统性工程,本项目选取其技术研究领域中的热点问题:健康评估以及故障预测进行深入研究,解决了故障在飞行器系统中传播而导致的系统健康性能退化问题及早期故障的预测问题,提出一种改进的基于分层贝叶斯网络结构的故障预测方法,并在飞行器仿真平台中进行实验和仿真验证。

7.导叶式多管旋风分离器分离效率研究及叶片结构优化设计
针对目前含杂质天然气旋风分离效率低,压降损失偏大,旋风管易堵塞、结构和磨损等关键问题,通过开展气体流速、叶片转速、叶片形状、叶片安装位置、主筒形状、杂质含量、堵塞情况、排管插入深度、气体含水量、多管布置方式等因素对单管和多管旋风分离器分离效率和失效机理的研究,建立一套适用于含杂质天然气旋风分离的分离效率数学模型及旋风叶片优化设计理论、旋风分离器防堵工艺。根据旋风叶片的特殊性,采用理论和实验相结合的方法研究真实工况下叶片的最优形状和排列布置方式,建立叶片优化数学模型和相应软件程序,实现参数化操作。在数学模型及其求解方法的基础上,将模拟不同工况下单管和多管旋风分离器的实验研究和计算机仿真相结合,完成不同工况下旋风分离器分离效率和失效形式的研究,形成了一套指导天然气高效旋风分离技术的新理论和准则,促进我国石油天然气钻井装备水平的提高。

8.基于失效机理-数据驱动-人工智能的结构疲劳寿命预测和时变可靠性研究
本项目应用故障物理技术,考虑复杂随机载荷作用下基于损伤机理研究,并考虑融合其结构设计、制造、试验、使用与维修等过程中的小子样、多源、跨尺度不确定信息,基于失效机理-数据驱动-人工智能,构建数学模型与物理实体交互映射,为预测和谋求高速列车可靠性和安全性的提高寻求依据。

(a)混合不确定性下多重损伤耦合退化研究;(b)多重损伤特征因子耦合算法
9.大型矿山碎石成套设备研制
项目研制的矿山碎石成套设备可破碎的物料种类繁多,包括鹅卵石、石灰石、玄武岩等200多种材料,设备时产300吨,是大型石料生产线的核心,比传统设备节能50%。优化后的设计不仅降低了占地面积,也减少了投资成本,满足市场对高效、环保的要求。该项目已取得两项实用新型专利,申报了两项发明专利(办理中),并深受用户好评。
