城际动车组气动设计方法的研究

针对城际动车组运行速度及运营环境,从舒适性和经济性2个方面提出城际动车组气动设计面临的主要挑战。根据高速列车气动设计经验,从头型外形气动优化设计和车体表面平顺化2个方面开展气动设计,形成4个速度等级的城际动车组头型,并基于数值模拟、风洞试验及线路试验进行设计验证。研究表明,仿真结果与试验结果误差较小,满足工程计算精度要求。风洞试验表明3辆编组的城际动车组气动阻力较原始设计方案减小了约13.2%,远场气动噪声满足设计要求。线路试验表明,城际动车组的气动阻力达到CRH2水平,隧道通过及交会压力波幅值均小于±4 k Pa,各项气动设计指标均达到预期要求。     

基于NURBS理论的列车曲面优化方法

在CATIA软件环境中应用NURBS理论完成对CRH1A型动车组三维曲面的建模,使用ICEM CFD软件生成网格,再使用FLUENT软件对其外部流场进行数值计算,分析CRH1A型动车组气动特性后,发现其驾驶室由于曲率过大等因素引起的阻力大、尾流紊乱程度大等问题,因此采用传统的建模方法重新设计列车流线型外形并进行相应的气动特性计算与分析。对照后得出两者的空气阻力头尾车受到的空气阻力所占比例最大,整列列车空气总阻力主要表现为空气压差阻力,重新设计后的列车空气阻力相比CRH1A减小了12.16%。最后比较分析了两种建模方法各自的优缺点,并且提出了根据模型曲面复杂程度选择建模方法的一般性原则。     

高速动车组智能气动门控系统研究

CRH2型和CRH380A型动车组气动侧拉门有着结构简单、故障率低的优点,但存在车门功能比较单一,硬件升级困难,越来越不能满足列车智能化的需求。文章基于原CRH2型动车组侧拉门的关键技术,重新设计了气动门的车门控制系统,并在原气动控制系统的基础上,增加了电子门控器等电气部件,通过电子门控器控制气动门的开关门动作;优化了车门的设计结构和控制逻辑,增加了网络通信、故障诊断和下载等功能,消除了既有气动门在运营过程中存在的安全问题和功能单一问题。通过台架试验表明,车门达到了设计要求,保证了列车高速运行时的安全与稳定性。     

基于CRH6型列车研制对高速列车外形设计的研究

随着世界各国高速列车的发展,由于速度的提高对列车外形的设计要求非常严格。基于CRH6型城际动车组列车外形的设计,研究高速列车外形设计。通过CRH6型城际动车组列车外形设计整个过程考虑的因素:从空气动力学性能、车头造型、外形结构与内部结构关系、驾驶安全性等工程技术方面来对高速列车外形设计进行研究。CRH6型城际列车外形的设计,考虑的综合因素十分复杂,在考虑满足运营条件下,首先确定细长比,其次进行列车头部外形轮廓设计,再进行鼻锥和车头整体塑型,最后进行试验验证及方案选择。试验结果表明这样设计出来的CRH6型城际列车外形满足各项要求,是高速列车列车外形设计行之有效的方法。     

CRH3型高速动车组空气动力学阻力特性优化设计

为改善CRH3型高速动车组阻力特性,对头型、风挡、空调等影响列车气动性能的部件进行了优化设计。为分析优化效果,采用有限体积法离散雷诺平均N-S方程和低雷诺数的k-ε两方程模型,采用压力修正的求解算法和多块对接的网格技术,通过大规模并行计算,对CRH3型动车组多种优化设计方案进行了精细化数值模拟评估。计算结果表明,所采用的优化措施可以有效降低动车组高速运行时的气动阻力。     

CRH3G动车组横风运行安全性分析

良好的横风运行安全性是实现高速动车组速度能力提升的有效手段.现搭建了基于空气动力学和车辆系统动力学的高速列车车辆横风运行安全性耦合计算模型,根据动车组在不同车速(150～300 km/h)和风速(10～35 m/s)下的气动力和气动力矩计算结果,分析了不同气动载荷对动车组动力学性能的影响.在此基础上,提出了CRH3G动车组的横风运行安全速度域.     

高速列车气动阻力分布特性研究

针对由8辆车组成的CRH3型动车组的实际外形,生成约1.6亿个计算网格,采用大规模并行计算,模拟单列高速列车在明线轨道上以350km/h速度运行时的气流流场,并对列车各组成部分的气动阻力特性进行统计和归类,给出各部件气动阻力对列车总气动阻力的贡献,为高速列车局部减阻优化设计提供参考。     

CRH_(2C)和CRH380A动车组不同头型对隧道气动效应影响的试验研究

动车组头型不同,对气动力学效应的影响也不尽相同。为探讨头型对动车组隧道气动效应的影响,将CRH2C型动车组和在其基础上进行头型优化改进的CRH380A型动车组在不同工况下的试验数据进行对比分析,结果表明头型的改进有利于改善动车组的车外流场分布,有利于提高旅客乘坐舒适度。     

高速动车组车轮踏面镟修策略研究

车轮踏面镟修策略主要包括车轮镟修周期的制定和镟修用车轮踏面外形的制定。通过对高速动车组振动性能和车轮磨耗状态的长期跟踪测试,确定高速动车组车轮镟修策略的制定原则和评价方法。在此基础上,结合京津城际铁路CRH3C型动车组典型振动性能、车轮外形和磨耗状态的实测数据,研究高速动车组的车轮镟修周期;对比分析国外镟修用车轮踏面外形制定方法,设计出18种高速动车组镟修用车轮踏面外形,并对现场最为需要的28,29和30mm这3种薄轮缘外形的车轮进行轮轨接触几何关系和动力学性能仿真计算。结果表明:高速动车组镟修策略应从高速动车组的运用状态、主要运营线路和车辆设计参数3个方面综合考虑;京津城际铁路CRH3C型动车组车轮镟修周期可定为30万km;轮轨接触几何和动力学仿真验证了为CRH3C型动车组新设计的镟修用薄轮缘车轮的临界速度均在400km.h-1以上,其运行稳定性与原型车轮相差不大。     

CRH5型动车组车顶区域排水改进建议

概述了CRH5型动车组车顶铝结构和车顶导流罩分类及车顶区域排水原理,分析了CRH5型动车组在南方运行时出现的车顶制动电阻器区域和受电弓区域排水不畅问题的原因,并提出了相应的改进措施。