基于最优拉丁超立方设计的高速列车流线型头型减阻优化研究

为研究流线型头型对高速列车气动阻力性能的影响特性,利用B-Spline曲面建立高速列车流线型头型三维参数化模型,并提取5个头型设计变量。在此基础上,结合最优拉丁超立方设计和计算流体力学方法,研究高速列车流线型头型控制型线对高速列车气动阻力的影响特性,确定出关键控制型线。计算结果表明:随着流线型头型控制型线的变化,高速列车气动阻力发生明显改变,变化范围为3 183～3 509 N,相对变化量约为10.2%。最优设计点头型下的气动阻力较原始头型降低3.5%。对高速列车气动阻力影响最为显著的控制型线为纵向对称线,其次是车底最大轮廓线和水平最大轮廓线,而鼻尖高度控制线和中部辅助控制线对高速列车气动阻力的影响相对较小。     

头部控制线形状对高速列车气动噪声的影响

为研究头部控制线形状对高速列车气动噪声的影响,建立3种纵向剖面线和3种水平剖面线组合下的9种高速列车头型。利用大涡模拟技术计算高速列车车头表面的脉动压力,并作为远场气动噪声计算的输入。根据高速列车运行的实际情况,利用半自由空间的Green函数求解FW-H方程,给出考虑地面效应时的远场声学积分公式,并研究高速列车头部纵向剖面线形状和水平剖面线形状对远场气动噪声的影响。研究结果可为高速列车流线型车头的降噪设计提供参考。     

高速列车头车外形结构优化风洞试验研究

我国最新一代高速列车为CRH380A,最高运营时速为350 km/h。现以500 km/h的高速列车为研究背景,对CRH380A高速列车头车外形结构进行优化,在中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所的8 m×6 m风洞中对四种不同优化方案的高速列车头车的气动特性及其对有限编组列车气动性能的影响进行试验研究。试验结果表明:当侧偏角为0°时,在35～70 m/s的试验风速范围内,风速的变化对头型NEW-A的气动特性的影响很小;当侧偏角不变时,模型NEW-A的头车、中间车和尾车气动阻力最小,4种头型当中NEW-A头型的空气动力性能最好。     

横风环境下高速列车头型的多目标优化设计

基于高速列车初始外形的参数化设计,针对各个优化目标建立对应的基于交叉验证方法的Kriging模型;为保证预测精度且尽量减少加点数量,基于最优解点和预测标准差最大点的2点加点准则,利用多目标优化算法得到满足约束条件的Pareto最优解集;利用测试函数验证优化设计方法的可靠性。以3辆编组高速列车为例,以整车气动阻力系数、流线型部分容积、尾车气动侧向力系数和尾车倾覆力矩系数为优化目标,以鼻锥厚度、鼻锥引流、鼻锥高度、车体宽度、司机室视角和排障器形状为设计参数,进行横风环境下高速列车的外形优化。结果表明:多目标优化算法可应用于高速列车头型的优化设计;利用各设计参数与优化目标的作用规律,可指导高速列车头型的工程改进设计。     

高速磁浮列车头型多目标气动优化设计

针对常温常导高速磁浮列车头型的几何特点,将其分为流线型和设备舱2个部分,采用改进的VMF参数化方法和曲面离散方法,分别进行参数化设计;对提取的12个设计参数,结合计算流体力学方法、支持向量机模型和多目标粒子群算法,以整车气动阻力系数和尾车气动升力系数为优化目标,以头车气动升力系数为约束条件,进行高速磁浮列车头型多目标气动优化设计,并进行设计参数的灵敏度分析;对优化外形进行工程化改进和风洞试验验证。结果表明:参数化设计方法能够利用较少的设计参数描述高速磁浮列车头型;减少计算量且提高优化效率的支持向量机模型的预测精度满足设计要求;头型长度是影响高速磁浮列车气动性能的关键设计参数,水平剖面型线对头尾车气动升力的影响较为显著;较原始外形,采用根据工程设计要求改进的优化外形后,整车气动阻力系数减小19.2%,头车和尾车气动升力系数分别减小24.8%和51.3%。     

高速列车空气动力学特性的风洞试验研究

通过对2种头型高速列车1:8模型在8m×6m风洞开展的试验,比较了2种头型高速列车的气动特性,并进行了头车大侧风安全性的试验研究.结果表明,优化头型高速列车的气动阻力明显小于原型车的气动阻力,优化头型的3车编组列车的全车气动阻力比原型车约小3.7％;优化头型列车的纵向气动特性比原型车略差;2种头型的横向气动特性差异很小.     

高速列车车头气动噪声研究

随着我国铁路的高速发展,以及最近几年技术引进、消化吸收和再创新之后,我国已经开始研制具有自主知识产权的速度380km/h的高速列车,其中高速列车的头型研制是高速列车研制中至关重要的一步,减阻降噪是头型研制的关键技术,主要借助国外一些成功经验,对新研制的新一代高速列车头型进行了气动噪声风洞试验,对车头附近结构气动噪声分布和性质进行了详细的分析和总结。     

桥下高速行驶列车对桥梁主梁位置风环境的影响研究

高速列车行驶时对周围的压力场和速度场产生强烈的变化,激烈的空气动力效应对周围环境产生一定作用,从而影响周围建筑和结构的抗风安全性。由于采用风洞试验测试手段研究此类问题在技术上尚存在难以克服的困难,因此,以计算流体力学Fluent软件为仿真平台,采用"动网格"技术,编写UDF列车行驶路线程序,对无侧风、微小侧风以及桥梁设计侧风速作用下高速列车以不同列车速度通过桥底的数值模拟,并对行车路线方向的桥梁主梁断面进行布点监测,给出高速列车通过桥底区域时的速度和压力空间分布规律,计算各侧风速、不同列车速度情况下列车风对桥梁主梁局部位置的冲击载荷,从而研究各工况下列车风对桥梁主梁的气动作用,为桥梁设计单位提供具有参考价值的结论和建议。     

外置转向架包覆对高速列车气动阻力影响

转向架作为高速列车大面积裸露在外且外形复杂的运行部件受到列车底部气流的直接作用,区域气动外形结构对高速列车整车气动阻力具有重要影响。基于三维稳态SST k-ω双方程湍流模型,采用数值仿真方法研究了轴箱外置式转向架不同包覆方式对高速列车气动性能的影响。研究了转向架区域安装小裙板、半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板等5种方案下的高速列车气动性能,比较了不同方案下高速列车气动阻力的变化规律,阐明了高速转向架包覆方式对整车气动阻力、车底流动特性以及列车表面压力分布的影响。研究结果表明：随着转向架裙板包覆面积的增加,转向架腔后端板受到的气流冲击逐渐减弱,后端板上的正压分布降低,列车转向架区域周围的边界层厚度逐渐减小,转向架区域内的压力分布差异性逐渐减小,从而实现了列车整车气动阻力系数的降低。与小裙板模型相比,半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板模型的列车气动阻力系数分别降低了5.2%、8.65%、10.3%、11.1%。对于轴箱外置式转向架来说,全包裙板+大底板方案可有效改善转向架区域流场,降低整车气动阻力。研究得到的转向架包覆方式将为新一代高速列车气动...     

高速列车尾车垂向偏置对列车气动性能影响

在长期的高速列车运营过程中,极易形成前后车辆的不同形式偏置,造成列车气动性能改变,甚至可能引发行车平稳性问题,极大影响乘坐舒适性和安全性。以高速列车尾车作为研究对象,探究尾车上下偏置时,高速列车尾部流场变化以及气动特性。基于SST k-ω双方程湍流模型,采用数值仿真方法研究了350 km/h高速列车尾车无偏置、尾车下降20 mm、尾车下降40 mm、尾车下降60 mm、尾车上升20 mm、尾车上升40 mm以及尾车上升60 mm 7种工况下列车的气动性能,分析高速列车气动阻力的变化规律,揭示了不同垂向位移下高速列车尾部流场特性以及列车表面压力分布情况。研究结果表明：高速列车尾部垂向位移对列车整体气动阻力影响较小,但对高速列车气动阻力分布以及流场特性造成一定影响。当尾车偏置位移达到60 mm时,列车车体气动阻力相对于无偏置工况分别降低了-1.11%和2.64%,转向架气动阻力相对无偏置情况下分别降低了11.35%和-17.43%。此外,尾车偏置对列车近尾流区域流场结构有一定影响,尾车鼻锥下方排障器周围漩涡结构由双漩涡结构向单漩涡结构转变;鼻尖处漩涡结构随着尾车高度下降而增大,随着尾车高度...     

铁路客站设计评审要点探讨

铁路客站作为公共交通建筑,与一般的公共建筑有较大差别,其设计和使用过程中有诸多自身特点.重点探讨在方案设计阶段和初步设计阶段的各专业的设计评审要点,并分专业说明了这2个阶段的主要图纸文件的基本要求.     

高架车站设计中的三种抗震规范参数比较

比较了《建筑抗震设计规范》、《城市轨道交通结构抗震设计规范》和《铁路工程抗震设计规范》在高架车站设计中所用地震参数的异同,包括地震重现期、反应谱曲线构成、衰减指数等,得到《城市轨道交通结构抗震设计规范》对多遇地震下低烈度区软弱场地的地震作用提高最多,比《铁路工程抗震设计规范》约提高30%,比《建筑抗震设计规范》约提高80%。通过某场地条件下高架车站墩柱截面设计比较,得到《城市轨道交通结构抗震设计规范》比《建筑抗震设计规范》圬工量提高20%。     

北京地铁10号线知春路站设计与方案优化探讨

针对北京地铁10号线工程知春路站设计,因地制宜地采用明挖结构和喑挖隧道相结合的建筑结构形式,较好地解决了工程施工与城市主干道交通的矛盾。详细地介绍了车站方案、结构设计等,并提出了优化改进建议。     

地铁车辆车体快速设计方法

针对地铁车辆车体设计知识重用率不足而导致研发周期较长的问题,提出集成实例推理技术和关联设计技术的地铁车辆车体快速设计方法。首先,构建地铁车辆车体主模型,并以该模型为基础建立地铁车辆车体快速设计流程;然后,研究基于实例推理的产品配置方法,以及基于关联设计的产品变型方法;最后,以地铁车辆车体为例验证了该设计方法的有效性与可行性。     

浅谈南京紫金山东站房建筑设计创作过程

当前,人们对站房建筑方案关注程度越来越高。站房是一个有机整体,而不仅仅是几个孤立的建筑。因此,针对南京紫金山东站房的创作过程进行研究,通过对方案的分析,寻找站房空间的特征及构成要素,阐明它们的内部和外部关系,以求更系统地认识铁路站房的设计特色。以紫金山东站房实例,阐述了"感性"创作手法因素在建筑中的应用,分别从站房设计的六个因素:设计理念、总体布局、平面布局、建筑造型、交通组织、细部设计进行探索。     

铁路线路三维设计模型的建立方法研究

介绍了既有线路三维模型的建立理论及实现方法．通过分析它们存在的困难和不 足，提出了一种利用航测或外业勘测地形数据，在微机上建立设计线行经地区的三维空间的地形模型；利用横断面数据建立线路三维模型，通过修改地形模型达到地形上显示三维线路模型的一种方法．     

地铁工程的设计创优

地铁设计贯穿于地铁工程项目的全过程,覆盖地铁工程项目的各个方面。结合地铁工程特点,介绍了从投资控制、质量控制、项目管理以及工程接口管理等几方面实行地铁设计技术质量管理的实践,以达到“规划满意、环保满意、业主满意”,实现地铁工程设计创优。     

形态仿生设计在轨道车辆工业设计中的应用

形态仿生设计是工业设计师创新设计的一个重要途径,文章从阐述形态仿生设计的形式及特点入手,分析了马来西亚动车组的工业设计方案及其它轨道交通产品仿生设计成功案例,总结出优秀形态仿生设计的特征及启示。     

协同设计技术在大型交通勘察设计企业的应用探讨

研究目的：研究协同设计技术，提出交通勘察设计企业为提高勘察设计效率和质量应采取的对策。 研究方法：分析协同设计在大型交通勘察设计企业应用的必要性，以及国内外协同设计的现状，结合协同设计技术的发展趋势，探讨了交通工程勘察设计项目协同设计的方法。 研究结论：交通勘察设计企业的协同设计宜采用逐步推进的方式，可分4步，即：（1）利用现有网络及相关资源搭建一个简单的协同设计平台，按照“松散型协同”方式开展设计，摸索适合自身的工作模式；（2）结合各自特点梳理基于文件级协同的需求，建设实用性强、技术性能好、集成性高、应用方便的协同设计平台系统，并开展设计；（3）以主导专业应用软件为基础，制定与其他专业的数据接口标准，并形成集成化软件，实现不同专业间设计规程的集中管理和数据的交流、传递；（4）引入BIM，制订完整的数据标准，在三维设计的环境下开展协同设计，实时传递信息。     

新建铁路隧道动态设计系统的构思

从动态设计在国内外的研究现状出发 ,重点介绍动态设计的基本思路、动态设计系统的组成及各子系统的组成与功能 ,得出该动态设计系统具有可行性、先进性、系统性、实用性、创新性的结论。