高速铁道车辆稳态曲线通过研究

高速铁道车辆通过曲线时,轮机作用力、抢重减载率、脱轨系数均较低 速车辆同类值高,同时轮轨磨耗加剧。本文村稳态曲线通过的研究,从 理论上给出了高速铁道车辆所能通过的最小曲线的半径、所需超高等, 同时给出了付车辆曲线通过性能有影响的几个参数,以确定最佳的悬挂 参数和结构参数。      

横风下复线路堤高度对高速列车气动性能的影响

利用Creo软件建立了某型动车组头中尾3车编组和不同高度的路堤模型,通过Fluent软件模拟列车在车速分别为300和350 km·h^-1,横风风速分别为17.10、20.70、24.40和28.40 m·s^-1的环境下运行,将获取的高速列车气动力载荷施加到Simpack建立的动力学模型中,计算其动力学性能参数;深入分析了横风工况下高速列车在不同高度复线路堤背风侧运行时车体的压力分布、气流场结构、气动力与风致安全性,并重点探究了头车在不同运行速度和横风风速下的运行安全性。分析结果表明：在相同车速和横风环境下,随着路堤高度的增加,列车受到的侧向力整体呈增大趋势,尾车在横风作用下受到反向侧向力,头车所受侧向力最大,且升力持续增大,中间车所受升力相对较大,尾车所受阻力最大;横风环境下列车压力峰值点位于头车鼻尖处且向迎风侧偏移,各路堤高度工况下气流场结构基本相同,头车背风侧和底部转向架处有明显的涡流,但尾车处的涡流却在迎风侧,这可能是导致尾车反向侧向力的主因;脱轨系数、轮轴横向力、轮轨垂向力和轮重减载率均随路堤高度和横风风速的增大而增大,轮轨垂向力始终在安全限值内,当横风风速分别为24.40和28.40 m·s^-1时,列车运行速度应分别低于350和300 km·h^-1,以保证列车行车安全。     

高速磁浮车小半径曲线通过仿真分析

为了分析国产化高速磁浮车辆的试验线路运行性能,开展了小半径曲线通过性能动态仿真研究.根据走行部主要结构参数,初步分析计算了曲线通过时车体与走行部间的几何关系和受力.利用多体动力学及系统分析的协同平台,建立模块化组装的整车动力学与控制模型,并进行R=400m曲线通过仿真.从分析值与仿真值对比和动车组的多种工况仿真分析来看,模型及仿真结果是基本准确的.     

高速磁浮悬浮架柔性特征对曲线通过性能的影响

为研究高速磁浮悬浮架小曲线通过动力学性能,考虑高速磁浮悬浮架柔性振动,建立悬浮架有限元模型,并计算其弹性模态,建立高速磁浮整车车辆动力学模型;应用同济大学磁浮试验线线路条件、试验速度曲线及拟合的轨道不平顺,分析了悬浮架柔性振动对悬浮、导向电磁铁间隙、电磁力的影响;同时,建立了刚性悬浮架动力学模型与之对比. 研究结果表明:R400小曲线通过时,电磁铁动力学性能受悬浮架柔性振动的影响较大,两种模型的导向力相差约12.5 kN,悬浮力相差约6.0 kN;通过试验仿真比较,考虑悬浮架柔性的计算结果更接近于实测结果;悬浮架垂向和横向振动的主频分别为10.4 Hz和13.2 Hz,分别与前后悬浮框相对点头、反相摇头模态频率相近;在研究控制参数优化、悬挂参数优化、运行稳定性等高速磁浮关键问题时应考虑悬浮架的柔性振动.      

横风下高速列车动力学参数的多目标优化

为改善高速列车横风下运行的动力学性能, 提高运行平稳性和安全性, 以轮轴横向力和轮重减载率为优化目标, 对高速列车动力学模型的悬挂参数进行多目标优化设计; 建立高速列车多体动力学参数化模型, 依照大风限速标准, 加载列车在横风下以不同速度运行的气动力数据, 选取了止挡间隙、一系悬挂纵向和垂向刚度、二系悬挂纵向和垂向刚度、一系垂向减振器刚度、二系横向和垂向减振器刚度、抗蛇形减振器刚度及阻尼11个变量; 搭建高速列车动力学模型优化平台, 对高速列车多体动力学参数化模型的设计参数与轮轴横向力和轮重减载率的相关性进行分析, 得到列车各悬挂参数对轮轴横向力和轮重减载率的影响趋势; 基于相关性结果, 采用NCGA、AMGA和NSGA-Ⅱ遗传算法对高速列车的动力学参数进行优化设计。分析结果表明: 采用NSGA-Ⅱ算法的优化结果最为理想; 与轮轴横向力和轮重减载率相关性最大的参数为抗蛇形减振器刚度, 为反效应; 优化后列车的动力学性能得到明显的改善, 轮重减载率从原始的0.78整体优化到0.63以下, 且最小可以优化到0.49, 最高可降低37.2%;轮轴横向力从原始的16.8 kN整体优化到9.6 kN以下, 且最小可以优化到5.79 kN, 最高可降低65.5%;得到了优化目标的Pareto前沿最优解, 确定了列车各动力学参数设计变量的最优解集, 并对最优解集在其他列车速度和风速组合下的运行工况进行验证, 适用性较好。     

横风中高速列车以及桥梁的气动特性研究

运用通用的流体动力学软件FLUENT,利用二维定常不可压缩Navier-Stokes方程、SST湍流模型,采用有限体积法分析计算了车辆断面、32 m箱型简支梁桥断面以及两者组合体在15 m/s横风作用下受到的阻力、升力和倾覆力矩系数。数值分析结果表明,在横向风的作用下,发现车辆在简支梁桥上时,车辆受到的升力系数大于车辆单体的情况,倾覆力距系数明显小于车辆单体情况,而此时简支梁桥的升力系数明显小于简支梁桥单体情况。     

高速试验列车动车光纤总线网的研究

报告了一种用于高速试验列车动车内连接主控节点与各受控设备的光纤总线网,该总线网作为高速列车通信网的重要组成部分,以光纤作为媒质,结构简单,并具有高可靠性和高实时性,对其网络结构、关键技术及硬件结构和软件设计进行了详细的讨论,并给出了电磁兼容性试验结果。     

横风工况下高速动车组空调表面气动性能数值分析

通过采用不可压缩粘性流体的N-S方程和k-ε双方程湍流模型,建立了高速动车组模型,对其在不同横风工况下运行的外流场进行了空气动力学仿真.分析动车组空调表面的压力分布规律,结果表明：列车空调机组所受阻力值由头车至尾车逐渐减小,横风等级增加,阻力值变化不大;空调机组进出口表面负压值及冷凝器进出口压差随横风等级的增加而增大,4、8、12级横风时,空调进出口表面负压总值较无横风时分别提高约30%、174%、561%;随横风等级增加,头车空调所受横向力并无显著变化,而中,尾车空调所受横向力急剧增加,且方向与头车所受横向力相反.4、8、12级横风时,三车空调及导流罩所受横向力总值分别为78、532、2 499 N.     

横风工况下高速动车组空调表面气动性能数值分析

通过采用不可压缩粘性流体的N-S方程和k-ε双方程湍流模型,建立了高速动车组模型,对其在不同横风工况下运行的外流场进行了空气动力学仿真.分析动车组空调表面的压力分布规律,结果表明:列车空调机组所受阻力值由头车至尾车逐渐减小,横风等级增加,阻力值变化不大;空调机组进出口表面负压值及冷凝器进出口压差随横风等级的增加而增大,...     

高速列车侧风效应的数值模拟

在侧风作用下,高速列车的空气动力学性能发生显著改变．基于三维定常可压缩流动的N-S方程,采用SST k-ω两方程湍流模型和有限体积法,对某型高速列车以350km／h的速度在25m／s侧风环境中运行的流场结构和气动力进行了数值模拟计算,分析了不同风向角的侧风对列车全车,以及受电弓、转向架和风挡等局部区域的作用．结果表明：在侧风作用下,列车的周围包括转向架处均产生复杂的涡流,压力分布十分复杂,转向架对流场的影响不容忽视;随着风向角（0～90°）的增大,侧向力系数及倾覆力矩系数也增大,列车倾覆及脱轨的风险性增加,且头车的倾覆力矩系数远大于中间车和尾车的倾覆力矩系数,应注重对头车的气动性能研究．     

减振器卸荷特性对2B0动力车动力学性能的影响

为了进一步改善动力车的动力学性能，利用多刚体动力学软件SIMPACK，采用轨道随机不平顺非线性时域响应分析方法，对完整的2B0动力车动力学模型进行了计算分析。结果表明：2B0动力车二系横向减振器和一系、二系垂向减振器的最优阻尼值通常是一定的，但是通过增大卸荷速度可以降低平稳性对卸荷阻力改变的敏感程度，从而保证使用中动力车平稳性能的稳定，对于采用二系高挠螺旋弹簧的动力车，二系横向止挡间隙与二系横向减振器阻力特性的合理匹配是获得良好的动态曲线通过性能的一个重要因素。     

曲曲连接新型缓和曲线线形动力特性分析

采用边界条件法,提出满足连接圆曲线与圆曲线的新型缓和曲线,建立三种不同的计算工况,利用MATLAB数值计算分析列车以高速通过不同曲曲连接方式对乘车舒适性的影响,采用通用的机械动力学/运动学仿真分析软件Universal Mechanism（简称UM）软件进行动力仿真,通过理论计算与仿真分析得出新型缓和曲线较三次抛物线少了两个连接点（缓直点和直缓点）,对舒适性有较好的改善,为高速铁路缓和曲线的选择提供借鉴。     

高速列车车辆CAD系统的前处理器

开发了一个用于客车CAD系统的前处理器PILECAR。适用于IBM及其兼容机,PRECAR前处理器拥有一系列实用性较强的系统功能和参数,能够较全面地反映客车车体结构的特点;其下拉式菜单作为与用户进行交互的主要界面,为用户提供了一个快速的交互环境。它可产生各大单元图和1/2车体结构图,生成各大单元及三维整体网格数据文件。PRECAR前处理器自动化程度较高,生成的数据文件具有灵活的数据格式,根据需要加工后,即可用于CAD系统的有限元分析程序和结构优化程序。本文还以TSK61为例对PRECAR进行了测试,其结果令人满意。     

高速铁路运价制定的系统动力学模型及仿真

为合理地制订高速铁路运价，建立了高速铁路运价制定的系统动力学流程图．在此基础上，构建了模拟模型和模型的主要方程．在运价的制定过程中，可利用该模型进行模桫和控制系统参数，并可比较充分地反映决策研究人员的意见，具有较好的可控性和灵活性．以京沪高速铁路运价的制定为例进行了仿真模拟．模拟结果表明，运价的发展趋势以及它对运输总收入、运输利润的影响与构建的系统动力学因果关系是一致的，说明基于系统动力学的高速铁路运价测算模拟模型是有效的．     

铁路客车车顶部件断面曲线的计算方法

针对铁路客车车顶断面采用新型的三段弧设计，使车顶各种部件断面曲线的设计难度大大增大这一实际问题，定义了车顶断面基准曲线及其等距曲线，并根据其分段切点，建立了其上任意一点所属圆弧段的判别式及其坐标等参数的计算式，解决了车顶各种部件跨越不同圆弧段时其断面曲线快速设计的难题。     

我国铁路高速事业的发展

介绍了我国高速铁路的建设情况，同时也介绍了我国高速列车车辆的关键技术包括流线型，轻量化，制动系统，转向架系统，安全技术及车体材料等。     

高速铁路道岔设计关键技术

基于道岔轮轨多点接触关系,建立了高速道岔动力分析理论,并设计出适合我国高速道岔的相离式半切尖轨平面线型、心轨水平藏尖结构、尖轨短过渡顶面轮廓和弹性均匀的岔区轨道刚度.为解决无缝道岔转换卡阻问题,在考虑长大轨件纵横向协调变形的基础上,研发了适应大伸缩量的转换锁闭机构、既可有效传递纵向力又可保持道岔平顺性的尖轨及心轨跟端结构和适用于有砟和无砟轨道基础的扣件系统.为控制长大轨件转换不足位移,确保道岔的高平顺性和锁闭可靠性,运用有限单元法进行长大轨件及双肢弹性可弯心轨结构的转换设计,研制出新型辊轮滑床台,并优化了转换牵引点布置及其动程设计.     

高速铁路缓和曲线行车动力性能对比分析

针对三次抛物线、半波正弦和一波正弦3种线型的铁路缓和曲线,以不同的列车运行速度变化规律建立了3种不同的分析工况,理论计算了车体横向加速度时变率。利用铁道车辆系统动力学数值仿真软件,建立了具有93个自由度的单节高速车模型,同时考虑轨道不平顺的影响,仿真计算了车体横向加速度时变率,对比分析了3种不同工况下缓和曲线上车体横向加速度时变率的变化情况。结果表明,在未考虑轨道不平顺时,列车以变化的速度运行,半波正弦更具优势,在车站两端加减速地段可以考虑采用半波正弦型缓和曲线,以提高旅客乘坐舒适度：轨道不平顺对高速行车的安全性和平稳性影响很大,应严格控制轨道平顺性。     

高速列车动力系统选型设计方法研究

针对现行高速列车动力系统选型设计工作量大、过程繁琐、效率低等现状,把基于实例和规则推理的技术应用到动力系统的选型设计中.根据动力系统高压、牵引、制动模块的特点,研究了动力系统产品的结构模型,并设计了详细的选型设计流程,通过实例推理得到相似度高的实例,再根据规则推理得到准确的选型结果.在此基础上,开发了高速列车动力系统选型设计软件,以牵引电机选型设计为例,验证了该方法的有效性和可行性.