【欧洲】复合材料车体研究进展：GEARBODIES 项目最新演示报告

项目简介：

Gearbodies 项目：用于检查车身和开发运行的创新技术

该项目属于Shift2Rail 项目创新计划1课题。创新计划1关于车体的创新活动：使用复合材料或其他轻质材料的新一代车身外壳（TD 1.3）将是该行业的一次重大变革，从而使车辆重量显著减轻，在相同轴重限制下可承载更多乘客，使用更少的能源并减少对铁路基础设施的影响。

GEARBODIES 将开发一个创新的模块化平台，以减少轻质车身外壳的检查时间。该平台将整合定制的热成像和超声波检测系统，并将通过使用定制的软件模块促进对整个壳体厚度的缺陷的自动检测和评估。

GEARBODIES 采用了双重方法：延长大修周期和改进维护流程。通过开发高性能和长寿命的行走机构部件，将有利于延长大修周期。通过开发创新的无损检测技术来优化轻质车身外壳的检测流程，将促进维护流程的改进。

本次（2024 年 1 月）发布主题

WS1演示器:车身检测设备

本次演示的重点是验证的移动原型平台(MPP)及其设备的复合材料车体外壳的检测。MPP集成和测试阶段揭示了几个有价值的见解。值得注意的是，通过图像处理和模式识别，MPP以35%的速度成功地检测到缺陷，而在理想的实验室条件下则为60%。挑战包括自动化的局限性，碳纤维复合材料表面的反射，以及子系统之间的通信问题。然而，MPP证明了其移动性的好处，重新定位和数据采集。集成超声检测(UT)和红外热成像(IRT)设备是一个适当的解决方案，具有良好的检测时间和更高的自动化潜力。

描述：该交付成果报告了 GEARBODIES 项目中轨道车体检测技术、基于弹性体的行走机构部件以及轴承创新方面的进展。首先，车身检测设备演示器重点验证移动原型平台 (MPP) 及其用于复合车身外壳检测的设备，该平台使用图像处理和模式识别。集成超声波测试 (UT) 和红外热成像 (IRT) 设备是一个适当的解决方案，具有良好的检测时间和更高自动化的潜力。此外，涉及基于创新弹性体的行走机构组件的演示器主要通过添加碳纳米管 (CNT) 并测试新组件来制作锥形弹簧和摇臂衬套这两种基于弹性体的组件的原型。该交付成果显示了添加 CNT 后两个组件的刚度和阻尼结果，为铁路行业贡献了宝贵的知识。最后的演示器重点关注轴承创新的概念验证。多体模拟（MBS）评估了带有和不带有新型轴承的参考车辆，表明运行行为没有显着改变。演示器还表明，Twin-Tandem 概念在理论上很有前景，但需要进一步的研发开发。

本次报告结论：

GEARBODIES MPP已被确认为在竞争时间内检查未来复合轨道车辆的可行解决方案。总体实现表明，如果决定集成不同的子系统，这种类型的自动化可以用于检查目的，甚至可以用于其他应用程序。然而，虽然IRT和UT子系统已经过验证，他们可以很好地工作在实验室条件下具有良好的检测率，整体集成和自动化的系统已经阻碍了主要的三个主要子系统，即MPP，IRT和UT之间的通信问题。这方面将需要进一步的工作，但它是在理论水平上证明。下一个需要进一步改进的方面是，模式识别算法主要是使用实验室检查的图像进行训练。由于时间限制，而且是在项目的最后阶段进行的，因此整合和验证图像受到了限制。因此，如果在车间条件下对该算法进行额外的训练，则可以获得更好的效果。此外，在整个项目中，试图检测缺陷，特别是夹层部件背面的缺陷，一直很困难，也没有实现。在这种情况下，主要的障碍是组件的厚度和PET泡沫芯的性质，这是一种隔音和耐热材料。单侧检验的要求可以进一步研究。然而，这一目标可能需要在不同的条件下重新评估。潜在的，主要的冲击力施加在外侧部分的侧壁上，而其他负载从加速和减速的车辆可能会导致分层上的单片区域。因此，对车辆内表面的检查可能成为有条件的，并且仅在需要的地方和时间进行。也就是说，在主要应力点。

简单地拥有一个需要在任何条件下扫描车辆整个侧壁的检测平台的概念是多方面的，需要进一步的评估。目前的研究趋势表明，结构上的结构健康监测传感器是集成的，在这些结构上施加超过某一阈值的力可以被测量/评估，从而促使进一步的检查。因此，如果遵循模块化设计，则MPP的用途可能会改变，变得更具体地适用于使用相同检测技术的某些部分以及其他部分。此外，需要进一步考虑到未来的研究创造检查车间环境，可以容纳和促进这样的自动化平台。这两种检查技术都具有一定的特点，在整个项目中都得到了处理。因此，未来的项目也需要首先评估环境条件，并根据将使用的检查方法将其考虑在内。

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