吸风循环式轨道吸污装置的吸污能力及能耗研究

针对轨道吸污装置吸污能力不足和污染周边环境的问题,提出吸风循环吸污的解决方案,即将吹风机产生的全部风量仅供给一侧吹嘴吹风吸污,将吸风机产生的排风供给另外一侧吹嘴吹风吸污,形成吸风机排风的循环利用,并通过调节风门开启的大小,调节吹风的风量和风速,从而增强轨道吸污装置吹风吸污的效果.基于流体力学,在忽略空气黏性力和密度变化以及不同流速气体混合时能量损失的前提下,对按照解决方案改进得到的吸风循环式轨道吸污装置吸污能力及能耗进行分析计算.结果表明:在作业速度为10 km· h-1时,吸风循环式轨道吸污装置能够吸净单层粒径分别达5 mm的铁屑和14.3 mm的石子；相比改进前的轨道吸污装置,吸收污物的最大粒径提高了7倍左右,污物吸净率高于98％；吸污作业功率节省74 kW,能耗下降2o％.     

利用侧吹风提高铁路道床吸污车吸污能力研究

论述吹吸结合的吸污原理,对轨道板沟槽内污物难吸收问题进行理论分析,提出利用铁路道床吸污车的侧吹风提高吸污能力的解决方案。从污物卷吸的基本条件、侧吹风卷吸污物理论和吸污能力计算方面分析侧吹风对轨道板沟槽污物吸收能力作用原理,建立侧吹风吸收沟槽污物的理论模型,开展吸污能力分析计算和现场试验。将铁路道床吸污车的部分吸风引至轨道板中间位置,形成侧吹风卷起沟槽内的污物,有效提高吸污能力。     

轨道清污车吸污效率影响参数正交试验研究

通过正交试验研究,探讨了轨道清污车辆的吸风口与道床距离、吹风口偏角、走行速度三个关键因素对吸污效率的影响规律,并得到了优化运行参数。根据正交试验结果,采用多元非线性回归方法建立了除净率和可吸最大粒径的回归模型,经验证可知:该模型具有良好的精度,可为车辆的调试、运行参数提供预测和参考。     

高速移动荷载作用下CRTSⅡ型板式无砟轨道基础结构动应力分布规律

运用ANSYS软件,建立路堤上的CRTSⅡ型板式无砟轨道基础结构的动力有限元模型,研究不同速度移动荷载作用下轨道和路基动应力的分布和传递规律。结果表明:在不同的轨道和路基层内动应力沿横向的分布规律与移动载荷的速度相关性不大,而与各层距钢轨底面的距离关系很大;轨道板应力沿横向呈驼峰形分布,最大值位于钢轨正下方,钢轨之间应力水平基本一致;路基动应力随深度的增加,在距离钢轨底面1m范围内急速衰减,在1～4m范围内基本呈线性快速衰减,超过4m后衰减较为缓慢;不同位置的路基动应力总体上随着移动荷载速度的增加而增大,在80～350km·h-1的车速范围内具有较为明显的线性关系,而当速度小于80km·h-1或者大于350km·h-1时变化不明显。     

高海拔长隧道钢轨铣磨用发动机新型散热系统散热性能

基于气流流动和传热冷却的工作原理,设计一种吸风口与排风口距离较长且射流排风风速较高的新型散热系统,建立包括燃烧热与输出功率、机体辐射与废气排放热量及冷却系统性能的散热模型;在内径5.2 m、长12 m的隧道内进行散热性能的计算与试验对比验证的基础上,仿真对比系统工作时该试验隧道与高海拔长隧道内的冷却气流流动情况。结果表明:新型散热系统散热性能的理论计算值与试验值基本一致;试验环境下,冷却气流的排风风速为12 m·s~(-1)、风量为14.5 m~3·s~(-1)和吸热前后温差为28 K时,新型散热系统能满足发动机输出480kW的散热需求;仿真条件下,在海拔4 300 m和长30.4 km的隧道内,冷却气流的排风风速为12 m·s~(-1)、风量为21.0 m~3·s~(-1)、吸热前后温差为40 K时,新型散热系统能满足发动机在隧道内低速移动作业输出550 kW的散热需求。     

大跨度铁路无砟轨道桥梁动力性能试验研究

为检验、评估铁路大跨度预应力混凝土连续刚构桥梁的动力性能,验证大跨度桥上纵连板式无砟轨道的设计方法,对遂渝线新北碚嘉陵江大桥主桥(94 m 168 m 84 m)进行全桥动力试验研究.该桥的自振特性以及200 km·h-1速度等级CRH2动车组和120 km·h-1速度等级货物列车以不同速度通过桥梁时桥跨结构动力响应的试验结果表明,新北碚嘉陵江大桥连续刚构桥动力性能良好,具有良好的竖向刚度、横向刚度和结构强度,能够满足CRH2动车组以160～200 km·h-1速度、120 km·h-1速度等级货物列车以70～120 km·h-1速度运行的安全性要求.     

铁路货车通过曲线轨道时的非线性运动稳定性研究

根据直线轨道上非线性车辆系统蛇形运动的极限环和曲线轨道上车辆的动态特性,给出曲线轨道非线性车辆系统蛇形运动的极限环,并计算出货车的非线性临界速度,分析曲线半径和外轨超高对货车非线性临界速度的影响。结果表明:在大锥度、横向位移激扰、轮对冲角等因素的作用下,货车轮对在曲线轨道上易出现蛇形失稳,并且在蛇形失稳时轮对的横向振荡剧烈,蛇形波长为3.6 m;与直线轨道上的极限环不同,曲线轨道上非线性车辆系统相对轨道中心线而言,具有2个稳定的极限环;当重载货车空车通过半径600 m、超高55 mm曲线轨道时,其非线性临界速度为76.4 km.h-1,低于直线轨道上的临界速度,说明曲线轨道的半径和外轨超高对车辆非线性临界速度有明显的影响,而且半径和超高越大,临界速度也越高,但当半径和超高增加到一定程度,临界速度不再随之增长。     

200～250km·h-1客货共线铁路列车速度匹配研究

以250 km·h-1和200 km·h-1旅客列车作为基本列车,计算停站基本列车、普通旅客列车(160km·h-1)和货物列车(120和80 km· h-1)的扣除系数.采用扣除系数法,计算不同速度列车共线运行时的通过能力.计算结果表明,以通过能力不低于110对作为标准,在200 km·h-1速度等级的铁路上,200km·h-1旅客列车可以与80 km· h-1或120 km· h-1货物列车共线运行,在250km· h-1速度等级的铁路上,250km·h-1旅客列车可以与120 km· h-1货物列车共线运行,但不宜与80 km· h-1货物列车共线运行.     

铁路道床吸污车吹吸装置流场数值模拟及结构优化

针对铁路道床吸污车吸污效率不足和二次污染问题,建立吹吸装置仿真模型,选取钢轨打磨后道床上常见且密度大的铁屑作为研究对象,运用计算流体力学方法对不同吹风速度情况下的流场进行数值模拟。通过数值模拟分析,提出新的改进方案,并对其进行仿真和试验验证。研究结果表明:直径为5 mm的铁屑在改进后吹吸装置内的运动轨迹较为规则,颗粒基本可以有效的被吸走;高速气流区域较改进前增大,提高了吸尘效率;改进后的吸尘口位于两侧,不存在吹风气流逃逸造成二次污染现象,达到了设计要求。     

气力吸取式轨道吸沙机的吸沙特性探讨

针对我国沙化地区普速铁路和高速铁路人工清扫积沙劳动量大且搬运困难的问题,研发出一种安装在轨道车上的气力吸取式轨道吸沙机,并进行最大吸沙量、沉降沙粒的最小粒径等性能参数的理论计算、参数分析和试验验证。结果表明:在现有轨道和轨道车安装空间及供电条件下,推荐轨道吸沙机的风量为0.22m~3·s~(-1),最大风压60 000Pa;吸沙管内径38mm;贮沙筒内径按照车辆限界空间限制尽量取最大值0.9m;旋风分离筒排风管直径150mm;滤网过滤网孔直径0.2mm。依据推荐设计参数和选型,气力吸取式轨道吸沙机最大吸沙量约1.76m~3·h~(-1),贮沙筒内沉降沙粒最小粒径约0.06mm,旋风分离筒分离出沙粒的最小粒径、最大粒径和分割粒径分别为0.025,0.45和0.10mm,过滤筒内过滤出的最小沙粒粒径约0.15mm。研究结果可为吸沙部件的设计和选型提供依据。     

深海吸力式锚桩极限承载力研究

研究目的:深海吸力式基础的极限承载能力是海洋工程结构设计中的一个关键问题。准确求解吸力锚桩的极限承载力,能够为深海海洋结构物的稳定性提供技术保障;同时,研究深海吸力锚桩极限平衡条件下的失稳机理,可以为进一步深入研究极限承载力奠定理论基础。研究结论:结果表明,本文给出的位移加载模式,能够较为准确地求解水平载荷与竖向载荷共同作用情况下吸力式基础的极限承载力;吸力式锚桩的极限承载力及其稳定性,受水平载荷和竖向载荷的比值以及作用点的位置影响较大。本文工作为工程实际和理论分析提供了技术支持和理论指导。     

地铁车站发生火灾时施加水平细水雾幕抑制顶棚射流火焰的有效性

针对施加竖向细水雾幕的缺陷,对水雾喷头进行改进,使之产生水平向的细水雾幕。以某地铁车站为原型设计试验台,通过室内试验研究水平雾幕对地铁车站火灾的挡烟、隔热及顶棚射流火焰抑制、烟气沉降抑制的有效性。结果表明:施加水平雾幕具有较大的水平动量,雾通量在喷头前方呈均匀分布,而施加竖向雾幕其雾通量集中在喷头下方;施加水平雾幕对顶棚射流火焰具有显著抑制作用,火焰长度减小约40%,且火焰不能穿越雾幕;施加水平雾幕的隔热效率均比施加竖向雾幕高10%左右,且施加水平雾幕对烟气层的扰动更小,雾幕作用区烟气沉降幅度较小;施加水平雾幕后方有明显的烟气分层现象,且烟气最高温度、烟气出口速度均小于施加竖向雾幕。     

重载货车轴重与速度匹配关系研究

基于重载货车轨道耦合动力学模型,采用机车车辆与线路最佳匹配设计方法,进行货车轴重与速度的匹配研究.结果表明:25,27,30和40t轴重重载货车容许通过轨道低接头的速度应分别小于110,100,90和60km·h-1;40t轴重重载货车以60km·h-1速度在直线线路上运行时,其轮轨垂向力为249.6kN,非常接近英国铁路250kN轮轨垂向力的限值;在我国现有以60kg·m-1轨为主的干线铁路上开行30和40t轴重重载货车,对轨道结构的破坏比现有低轴重货车严重得多,但开行27t轴重重载货车是可行的;40t轴重重载货车在600m半径的曲线轨道上以40～120km·h-1速度运行时,轮轨垂向力最大值超过了英国铁路的250kN轮轨垂向力限值,轮轨横向力最大值非常接近我国《铁道车辆动力学性能评定及试验鉴定规范》所规定的77.80kN容许限值,另外轮轨磨耗功非常大,因此40t轴重重载货车还不能直接应用于我国现有60kg·m-1钢轨的轨道.     

集便器在中国轨道车辆上的应用

我国铁路客车上广泛使用的直通式便器,将粪便直接排泄到轨道上,严重污染了线路、车辆及周围环境,造成轨道和车辆零部件的严重锈蚀。介绍了集便器的原理及其在我国轨道车辆上的应用,并提出了应根据客车档次分别选用真空保持式集便器、压力冲水式集便器和紧凑型真空集便器。     

铁路隧道射流与洞口风道组合式通风效果分析

射流风机与洞口风道组合通风效果一直是学术界和工程界关注的关键科学问题,在长度超过5km的内燃牵引隧道中,射流风机并未有效阻止风流从洞口隧道内流出,未达到设计通风效果。采用CFD计算软件FLUENT建立三维非线性力学模型,研究洞口射流风机安装断面连接方式、轴流送风口风速、射流风机台数关键因素影响效果。射流风机安装处设置渐变过渡段后,风机吹出的风流可以平稳的进入隧道,从洞口引入新风效果明显;在同样的风量下,送风口风速不同,产生阻力也不同,对洞口端引入新风产生影响,设计中应适当降低送风口风速;在洞口设置同样的射流风机,轴流送风道送入的风量不同,洞口端隧道内风流的状态不同,当送风量大到一定程度时,将产生洞口段隧道风流流出,设计中洞口射流风机的台数应根据送风道的送风量进行调整。     

基于计算流体动力学的地铁车厢气流性能评价分析

地铁车厢的空调系统气流性能的好坏直接影响车内乘客的热舒适性。以某型地铁车厢为研究对象,建立地铁车厢满载情况下的三维模型,运用计算流体动力学(CFD)软件Fluent,对车厢内空气流场进行数值模拟。讨论了不同送风工况(送风量和送风角度)对车厢内温度、速度的影响,并根据模拟结果对各工况的车厢气流性能进行评价分析。结果表明:在6种工况中,送风量12 000 m3/h、送风角度60°的送风工况是最优工况,其总体气流性能最好。     

地铁车辆多方位送回风系统研究

介绍了地铁车辆客室送风道的结构设计和安装方式,提出了地铁车辆客室多方位送回风系统的概念,采用计算流体力学方法对送风道内流场和客室流场进行数值模拟。研究结果表明,采用了多方位送回风系统后:送风道各出口预测风量与理论风量偏差在15%之内,出风均匀性良好;客室人员活动区域速度场与温度场分布均匀,微风速在0.20~0.42 m/s之间,断面垂直温差在3℃以内。地铁车辆采用多方位送回风系统,既提高了座椅区域与门区乘客的舒适性,又降低了客室中部的风速,缓解了乘客的吹风感。     

基于空簧悬挂特性的高铁车辆垂向振动舒适性对比研究

在对车辆振动舒适性进行型式试验和仿真分析的基础上,以拖车为对象,研究空簧悬挂对车辆垂向振动舒适性和地板振动的影响.对车辆的多体系统仿真结果表明:采用德系空簧时车辆的垂向振动舒适性较使用日系空簧时提高了约10％;而在德系空簧辅以二系垂向减振器的组合悬挂下,车辆的垂向振动舒适性介于使用德系空簧与日系空簧之间.对车辆的刚柔耦合仿真表明:当车辆以不低于300km· h-1的速度在直线和7000m半径曲线线路运行时,地板前端的高频垂向振动主要为转向架上方的局部模态振动,而且随着速度的降低,其振动能量逐步减小或消失;车体地板中部的振动是以1阶和2阶垂向弯曲模态振动为主的中频振动,并且与二系悬挂形式关系不大;当车辆以低于300km·h-1的速度在直线和7000m半径曲线线路运行时,地板前端的垂向振动主要是低频振动,并且与二系悬挂方式有较强的相关性;增设二系垂向减振器后,虽然可以弥补德系空簧低频性能的不足,但有可能因高频阻抗过大而造成1阶垂向弯曲模态振动的增强.     

列车冲撞浆砌片石式线路终端车挡的动态仿真分析

首次采用离散单元法对列车冲撞浆砌片石式线路终端车挡进行仿真分析.利用建立的浆砌片石式终端车挡离散单元模型和列车纵向动力学模型,通过两模型间的数据交换,实现冲撞过程的仿真.以某次溜车事故为例,对列车冲撞浆砌片石式终端车挡的动态过程进行仿真分析.结果表明:列车以4.3m·s-1的初速度冲撞浆砌片石式线路终端车挡,冲撞后列车的速度降至3.96m·s-1,表明该车挡能够吸收的能量较少;冲撞后车挡墙体中的土壤颗粒分布以及车辆结构的损坏与现场情况吻合程度很好,表明对冲撞过程的仿真模拟是有效的.对不同初速度冲撞工况进行仿真,结果表明,浆砌片石式终端车挡消耗的能量、最大冲击力和列车末速度均随着冲撞初速度的增大而增大;拟合得到列车冲撞末速度与初速度的线性关系,并计算出浆砌片石式终端车挡的最大允许冲撞速度为0.6504m.s-1,当车速低于该速度时,该车挡可以阻止列车冲出轨道.