高速列车受电弓气动噪声研究综述

为更深入全面了解高速列车受电弓气动噪声研究现状，阐明高速列车受电弓气动噪声机理与规律，总结了近年来国内外高速列车受电弓气动噪声的研究，概括了中国、日本、德国与法国高速列车受电弓的发展历程，分析了受电弓气动噪声源、辐射气动噪声特性以及高速列车受电弓气动噪声研究方法，探讨了高速列车受电弓气动噪声生成机理与抑制方法，总结了当前研究的主要成果。分析结果表明：受电弓作为列车顶部的重要受流装置，由多个杆件组成，在高速气流中会产生显著的有调噪声，是高速列车环境噪声污染主要来源之一；高速列车受电弓主要气动噪声源分布在弓头、铰链机构、绝缘子、底架等部件的迎风侧位置，研究受电弓气动噪声的手段有实车试验、风洞试验以及数值模拟；增加附属装置可以有效控制气动噪声，如增加导流罩、喷射气流、等离子体驱动器等，但这些方法增加了系统的复杂度；基于仿生学原理改变杆件表面微结构，可以显著抑制受电弓湍流旋涡的生成，从而大幅降低气动噪声；优化杆件截面形状以及空间结构设计，可以减少阻力及湍流旋涡的生成，进而有效控制气动噪声。可见，多种途径可以降低受电弓气动噪声，但工程落地的可行性、气动噪声与气动阻力及弓网接触稳定性的耦合关系，仍...     

摆式列车受电弓垂向振动主动控制

建立了摆式列车机电耦合动力学模型、受电弓线性和非线性动力学模型及接触网有限元模型和静态接触刚度模型,组成摆式列车-受电弓-接触网耦合动力学模型,分别设计了P和H∞鲁棒控制器,应用数值仿真方法,研究了摆式列车直线和曲线通过时两种控制器对摆式列车受电弓垂向主动控制的效果。结果表明受电弓若无垂向控制,其弓网接触压力波动较大;P和H∞鲁棒控制均能减小弓网接触压力的波动;控制延时对P控制比对H∞鲁棒控制的影响大;是否考虑接触网的振动对接触压力影响较大,对控制效果影响不大。这说明摆式列车受电弓垂向主动控制能明显改善弓网接触压力波动;H∞鲁棒控制比P控制效果更好;接触网的静态接触刚度模型可用于受电弓主动控制的定性分析。     

弓网垂向振动半主动和主动控制仿真

为了改善高速列车受电弓垂向动力学性能,建立了受电弓非线性垂向动力学模型、弹性悬挂接触网垂向有限元动力学模型和车辆动力学模型。考虑弓网耦合振动和轨道激扰,采用受电弓框架顶点或弓头的垂向位移和速度反馈,将半主动控制减振器或主动控制作动器安装在受电弓基座和框架之间。应用数值仿真方法,研究了受电弓接触网垂向耦合振动的半主动和主动控制,并对其控制性能进行了比较。比较结果表明:与无控制时相比,在车速为250 km.h-1时,弓网接触压力方差最小减小值为26.84%,在车速为300 km.h-1时,最小减小值为20.88%,因此,采用半主动和主动控制能明显减小弓网振动和接触压力的低频波动,改善了受流质量,且半主动控制系统结构简单,易于实现,在不动作时不会改变受电弓本身的动力学性能。     

高速列车气动噪声研究综述

根据近年来高速列车气动噪声相关研究,从试验研究、理论分析和数值模拟方面介绍了当前高速列车气动噪声研究现状和研究成果, 分析了高速列车气动噪声源分布和产生机理,探讨了高速列车关键区域气动噪声降噪措施,展望了未来研究方向。研究结果表明:高速列车运行产生的气动噪声主要声源为几何体表面偶极子声源,分布在转向架、受电弓、车厢连接处、头车与尾车等区域;转向架区域存在着车体表面结构不连续性,气流流经时产生流动分离和流体相互作用,形成较强气动噪声源,可以采用转向架舱外设置裙板和舱内壁与周围铺设吸声板等措施进行降噪;受电弓各部件受到流动冲击作用,产生周期性涡旋脱落诱发的单音噪声,可通过减少受电弓结构部件、改变受电弓杆件截面形状、安装受电弓导流罩、受电弓两侧设置隔声板和射流控制等措施进行气动噪声有效控制;无封闭式车厢风挡形成开放式环形空腔,气流流经时产生较强的气动噪声和气动声学耦合,采用全封闭风挡可有效降低气动噪声产生;头车部位气流流动分离以及尾车部位由于尾涡脱落和非定常流动结构形成与发展,诱发气动噪声产生,头车、车身与尾车减少突出部件,保持几何体表面光滑和连续性,有利于取得较好的降噪效果;随着未来更高速度级高速列车研发,有必要进一步深入研究高速列车气动噪声理论与数值模拟方法,提升气动噪声降噪技术水平,有效控制气动噪声。      

高速列车流线型受电弓气动特性仿真分析

为研究高速列车受电弓流线型结构对受电弓气动特性的影响,基于计算流体力学理论,构建某型号高速列车4车编组模型.采用k-ωSST湍流模型进行数值模拟,分析得到流线型结构对受电弓的气动特性及流场的影响.计算结果表明:流线型受电弓减小了滞止区面积和迎风面积,并减缓了受电弓尾部涡流,从而有效降低了受电弓受到的压差阻力,相较于现役...     

高速受电弓风载及流固耦合强度分析

阐述了高速受电弓结构模型及CFD计算模型的关键技术,介绍了对其进行空气动力学和流固耦合静力学分析的过程和方法.计算发现在加速风情况下受电弓风压与风速加速度之间的线性关系.基于流固耦合分析,获得了受电弓工作状态下的应力分布,其中受电弓下臂杆横、纵梁交界处应力最大,从而为受电弓强度设计提供了依据.     

强侧风对受电弓的气动作用规律

建立了弓-车-网组合模型,基于压力修正法的N-S方程,采用分离式求解SIMPLE算法,对强侧风条件下的受电弓气动特性进行了数值模拟.分析了受电弓的气动荷载在不同侧风速度,不同风向角下的变化规律及强侧风对受电弓绕流流场的影响.结果表明：随侧风速度及角度的增大,受电弓的气动力及力矩呈非线性变化;受电弓流场区域内产生大量漩涡及低速尾流区,接触网及车体对受电弓流场有明显影响.研究结果可为提高受电弓在侧风作用下的稳定性和安全性提供一定的理论依据.     

高速动车组受电弓结构随机振动疲劳分析

以高速受电弓为研究对象,将一种疲劳寿命分析方法运用到受电弓系统的随机振动疲劳分析评估中.首先利用HyperMesh建立受电弓的有限元模型,基于频域法采用IEC 61373 2010标准中规定的加速度谱密度作为激励,根据Steinberg提出的高斯分布和Miner疲劳损伤累计理论,评估随机振动载荷作用下高速受电弓的疲劳强度.分析结果表明,高速动车组受电弓结构满足在随机振动环境下疲劳强度的设计要求,为受电弓结构的随机振动疲劳寿命分析提供一种有效的计算方法.     

高速受电弓-接触网系统动态受流性能的仿真分析

采用了MSC-MARC软件对受电弓-接触网系统的动态受流性能进行了仿真,分别建立了接触网和受电弓两个子系统的有限元模型,通过接触实现了两个子系统的耦合,进行弓网的动态分析．通过仿真,将低速下得到的结果与国外的结果相比较,验证了软件分析结果的正确性．针对高速铁路一种受电弓-接触网的设计参数,对弓网之间的相互作用进行了分析,得到了高速下接触网的动态抬升量,接触压力和离线率,通过参数的调整保证弓网可靠作用达到良好的受流．对高速受电弓与接触网的相互作用进行了大量的仿真并对结果进行分析,为进一步研究高速下受电弓与接触网不同参数的配合奠定了基础．     

基于多体系统动力学的受电弓参数优化

结合受电弓开发设计过程,借助有限元软件ANSYS和多体系统动力学软件SIMPACK,建立弓网刚柔耦合仿真平台.通过耦合仿真平台对受电弓参数进行了深入分析,比较了在同一速度下,不同的受电弓参数对弓网接触力的影响,进而对受电弓参数进行优化,得出最佳参数,并把参数反馈到受电弓的机械设计过程中.同时借助于多体系统动力学技术,建立弓网耦合仿真平台,在受电弓设计开发早期对受电弓参数进行了优化,而且研究的成果得到了实践中的验证,取得了有益的研究成果.     

新型智能控制系统研究

本文从实际应用的高度出发，基于传统控制方法和智能控制思想，提出了一种新型智能控制（ＩＣ）结构，并应用小增益定量为闭环自学习智能控制系统建立了稳定性分析，给出了ｌ＾∞稳定性结果。该控制器已成功地应用于一温湿度自动控制系统，效果良好。     

强制稳定模糊控制系统设计方法

基于在线辩识被控对象输出量的状态变化趋势,给出了一套强制稳定模糊控制设计方法,克服了常规模糊控制在系统参数发生时容易出现的振荡现象,引入了曲线形态描述函数向财光滑过渡系统等概念,从理论上对系统的动态过程进行了分析。     

基于大时滞特性预估补偿的模型辨识及模糊控制方法

对具有大迟延特性的对象采用径向基神经网络辨识其预测控制模型,在不需要知道被控对象的精确物理解析数学模型,也不需要知道对象的脉冲激励响应模型和阶跃激励响应模型的情况下,可以实现对系统响应特性的在线辨识．采用分级模糊建模的思想,设计一种分级模糊控制器,可以极大地减小模糊规则基的规模,在分级模糊控制器的设计中,采用共生进化遗传算法对参数寻优,提高了进化速度．仿真试验证明,该方法的效果很好．     

一种实用智能控制器的设计

本文根据专家控制和模糊控制的特点，将专家控制技术与模糊控制技术结合起来，设计了一种简单适用的智能控制器，解决了单纯模糊控制中存在的问题。仿真结果和在炉温控制的实际应用中证明了该方法的有效性。     

通用型变结构智能控制器及其应用

基于专家控制,模糊控制和ＰＩ控制的特点,将其结合起来,设计了一种通用型变结构智能控制器,解决了单纯ＰＩＤ控制和模糊控制器中存在的问题。仿真结果和在温度控制的实际应用中均证明了该方法的有效性。     

PID和预测控制两种方法的比较

本文以过程控制设备为对象,以MATLAB和SCADA软件为平台,对双容水位系统实现PID控制和在线预测控制实验。通过比较MAtLAB软件仿真PID控制的实验和借助SCADA软件的在线预测控制实验,发现预测控制水位响应速度快,相对PID控制来说没有超调,精确度高,控制效果好。     

城市交通感应控制综述

城市交通感应信号控制是一种重要的交通信号控制方法，目前被国内外许多中小城市广泛应用。简略介绍了传统的感应控制方法，重点论述了基于绿时有效利用率的感应控制、基于模糊控制和绿时有效利用率的全感应控制、具有相序优化功能的全感应控制等几种改进的感应控制算法的基本原理、控制过程及线圈安装位置，分析了各种感应控制方法的延时策略。分析了定时信号控制和感应信号控制的优缺点，最后对感应信号控制的进一步研究提出了几点看法。     

基于Fuzzy - PID汽油机怠速控制器的设计

通过对汽油机怠速工况的分析,采用PID与模糊控制相结合的复合控制策略,即在大偏差范围内采用模糊控制,小偏差范围内转换成PID控制,使系统在较大误差时追求速度,在较小误差时强调精度.仿真结果表明:该控制策略使系统实现了快速、平稳、无误差跟踪的特性,怠速工况的控制精度大为提高,系统的控制品质大为改善.     

一种智能动态矩阵控制研究

本文研究了一种新型控制算法──智能动态矩阵控制算法。文中提供了计算方法并进行了仿真研究。重点讨论了该算法在对象参数和时滞等发生时的鲁棒性。与常规动态矩阵控制相比,该算法具有良好性能且无需复杂计算,很适合于工业控制应用。     

模糊控制与PID控制的内在联系

讨论了模糊控制与ＰＤ控制、ＰＩ控制的关系。提出一种积分分离式的模糊控制方法。进而讨论了模糊控制比例因子的调整方案及其对稳定性的影响。