高铁接触网接触线对车厢内乘客电磁辐射研究

为了有效评估高铁接触网接触线在车厢内产生的低频电磁场对车厢内人体健康的安全性,基于有限元软件COMSOL Multiphysics,构建一个集司乘人员、车厢和辐射源为一体的电磁模型,仿真计算了车厢内人体感应电场和感应电流密度大小.研究结果表明,接触网接触线所产生的低频电场在人体躯干中所产生的感应电场和感应电流分布不均匀,其最大值分别为E_(max)=1.276mV/m、J_(max)=8.832 8μA/m~2;在人体头部中枢神经系统中感应电场最大值为E_(max)=1.149 9mV/m,感应电流密度最大值为J_(max)=0.983 7μA/m~2.对比《电磁环境控制限值》(GB 8702-2014)中公众暴露的控制限值,文中计算结果均远远小于GB 8702-2014规定的控制限值.仿真计算结果说明接触网接触线所产生的低频电场对车厢内司乘人员的健康不会构成健康威胁.     

地铁火灾事故中人员疏散时间计算模型与仿真

结合地铁车站火灾事故中人员疏散过程的实际情况,综合考虑人员响应、客流下车、离开站台、通过检票口、通过楼扶梯和通道5 个过程的客流实际疏散情况,开展疏散试验,对人员疏散行为进行定量研究,同时利用试验数据对疏散时间计算公式和疏散模型进行验证和参数标定,建立基于不同空间环境客流密度的地铁车站分段客流疏散间计算模型。选取典型地下二层岛式地铁车站为研究对象,设定疏散场景及参数,应用所建立的计算模型对疏散时间进行计算,其计算结果与使用《NFPA 130:轨道交通客运系统标准》所推荐的计算方法的计算结果接近,验证了分段客流疏散时间计算模型的可行性。最后,利用基于社会力模型的Anylogic 软件对疏散过程进行仿真,将仿真结果与计算结果进行对比,结果表明,本文提出的分段客流疏散时间计算模型的计算结果误差较小,相对较为合理。     

基于交叉感应回线的磁浮车辆连续测速定位方法

分析了交叉回线区域空间磁场分布, 利用磁通密度纵向分布周期性特征, 将车辆位移、速度用感应电压包络信号相位角与角速度来表征; 建立了采用简单交叉回线的车辆测速定位状态空间方程组, 将车辆运行位置和速度作为状态变量在测试过程中连续输出; 考虑实际运行工况下的复杂电磁环境, 引入了噪声自适应算法, 提出了基于新息自适应的磁浮车辆实时连续测速定位计算方法; 在实验室条件下建立了交叉感应回线标定系统, 验证了方法的基本原理; 为了验证方法的有效性和准确性, 进了数值仿真算例分析, 考虑正常噪声和突变噪声工况, 并对比了包含和不包含自适应噪声处理过程的计算结果。试验结果表明: 不同间隔距离条件下, 感应电压包络线都接近于正弦波, 1次谐波是包络信号的主要成分, 相同阶次的谐波幅值与间隔距离成近似线性关系, 与理论分析结果一致; 在正常噪声区段, 速度误差不超过0.03 m·s-1, 定位误差约为3 mm, 在突变噪声区段, 速度误差均值为0.027 m·s-1, 最大值为0.130 m·s-1, 定位误差均值为4.82 mm, 最大值为23.39 mm, 说明测速定位方法可以满足实际应用需求; 数值仿真中突变噪声区段的低信噪比信号在实际应用中是极端情况, 对比正常噪声区段和突变噪声区段的计算结果可知改善输入信号的信噪比可以明显提高测试精度。      

高速铁路桥梁空心薄壁高墩日照温度效应研究

为探讨高速铁路桥梁空心薄壁高墩日照温度效应,以赣深高铁王村特大桥40．2m高的圆端形空心薄壁桥墩为研究对象,通过在墩壁截面埋设温度传感器,测量出全天墩壁日照温度场分布,应用midas FEA软件建立空心薄壁高墩温度场模型,并将数值分析结果与实测数据进行对比,在此基础上研究风速、墩壁厚度对空心薄壁高墩日照温度效应的影响。结果表明:空心薄壁高墩日照温度场沿截面墩壁厚度方向呈非线性分布,其中墩身外侧壁受外界气温条件影响较大,而墩身内侧壁温度分布相对稳定,温度变化较小;基于合适的对流系数函数及温度环境函数参数选取,应用midas FEA 软件进行空心薄壁高墩日照温度效应数值分析具有较好的精准性;日照温度应力和墩顶变形随风速的增大和墩壁厚度的增加单调递减。     

高速列车车内温度场与气流场研究

应用FLUENT软件对高速软卧车包间内的温度场和气流场进行了数值模拟,基于非稳态的双方程湍流模型,分别对夏季、冬季送风情况下包间内的温度、速度分布进行分析.研究结果表明,客室空调原送风量分配方案对应的温度场和气流场不能满足标准要求.通过调整客室内各个部位的风量,温度场和气流场的计算结果基本满足UIC553的要求.根据以上的仿真计算结果对目前的通风系统提出了合理的改进建议.     

地铁车辆辅助变流器的气动噪声研究

为了解决地铁车辆辅助变流器噪声超标1.5 dB（A）的问题,基于数值模拟和噪声测试相结合的方法,对辅助变流器的气动噪声特性进行了分析. 首先通过大涡模拟计算辅助变流器的气动噪声源,然后基于声类比法计算气动噪声源在流道和外部空间的声传播,最后分析风机与流道的涡流和噪声分布云图,对比各测点声压级频谱仿真和试验结果的变化趋势. 研究结果表明:在距离出风口0.4 m处仿真和试验的峰值频率均为290 Hz,量值仅相差5%,说明仿真方法正确可行;风机进口速度不均匀度过大、风机叶片涡流过多是导致风机噪声过大的原因;通过在风机进口增加方形整流网,改善了风机进口速度不均匀度,减少了风机叶片涡流,实现相同测点总声压级降低2.5 dB（A）.      

机车用轴流式风机性能测试与数值分析

为探求某机车用轴流式风机的系统性能,对不同工况下带有前后导叶的该风机内部流场进行了数值仿真.模拟结果表明,在叶片转速不变情况下,随着气体流量的增加,叶片的气动压力增加,功率增大,风机的效率也随之提高;在气体流量保持不变时,随着叶片转速的增加,叶片的气动压力增加,功率增大;当风机出口存在阻力时,则叶片的气动压力增加,功率也增大.研究还表明,叶片两侧的最大气压差可达10 500 Pa以上,高速旋转时对叶片有一定危害.计算结果与试验测试结果的对比表明,二者吻合较好.     

机车用轴流式风机性能测试与数值分析

为探求某机车用轴流式风机的系统性能,对不同工况下带有前后导叶的该风机内部流场进行了数值仿真.模拟结果表明,在叶片转速不变情况下,随着气体流量的增加,叶片的气动压力增加,功率增大,风机的效率也随之提高;在气体流量保持不变时,随着叶片转速的增加,叶片的气动压力增加,功率增大;当风机出口存在阻力时,则叶片的气动压力增加,功率也增大.研究还表明,叶片两侧的最大气压差可达10 500 Pa以上,高速旋转时对叶片有一定危害.计算结果与试验测试结果的对比表明,二者吻合较好.     

地铁盾构隧道施工对地表沉降的影响分析

以郑州市轨道交通5号线某区间盾构隧道开挖工程为例,采用FLAC3D数值模拟软件进行建模分析,将数值模拟软件得出的隧道开挖引起的地表沉降值与实际测量的数值进行对比,得到以下结论:隧道拱顶处沉降最大,拱底处隆起最大;研究断面的横向沉降均呈W形分布;断面一地表最大横向沉降值为14.6mm,对应的数值模拟得到的最大横向沉降值为14.2mm;断面二地表最大横向沉降值为7.6mm,对应数值模拟得到的最大横向沉降值为7.2mm,可知横断面沉降的实测值和数值模拟值吻合度较好,说明数值结果比较可靠。对于地表纵向沉降,开挖过程中,掌子面前方一定距离处地表形成隆起,这与盾构机与土体之间的摩擦有关,在开挖之后距离掌子面20m左右地表沉降基本趋于平稳,左右线的实测值与数值模拟值吻合度良好。断面二隧道穿越的粉质黏土厚度比较大,且自稳性较好,故断面二沉降要小于断面一的沉降,因此隧道开挖面处的地层特性对盾构开挖的稳定性十分重要。     

双盾构隧道小净距上跨引水洞掘进过程风险分析

杭州地铁SG3-3号线支线双盾构隧道上跨杭千(杭州-千岛湖)引水洞,竖向最小净距为3. 03m。利用ABAQUS2018有限元分析软件对盾构机跨越引水洞掘进过程中的双盾构隧道开挖支护进行全程仿真计算,并将计算数据与理论计算结果进行对比分析。结果表明,盾构双隧道开挖完成后,双隧道顶拱产生较大的沉降,最大沉降量为13. 2mm。双盾构隧道掌子面掘进至引水洞临近位置,下伏引水洞管片产生微小下沉,掘进至交叉断面正上方则开始上浮,并且上浮量随双线盾构隧道继续掘进而增大,最大上浮量为1. 29mm(属安全范围),开挖完毕后,管片上浮量有所回落并趋于稳定。     

基于LiDAR三维数据的路面平整度横向分布差异特性评估方法

路面平整度是进行道路养护决策的重要依据,传统检测手段受限于其设备结构,仅能获取路面上单一轨迹的平整度数值,难以表征路面横向不同断面的平整度分布情况。针对这一问题,利用高精度激光雷达（Light Detection and Ranging, LiDAR）采集路面的三维点云数据,提取了路段横向典型位置测线的高程信息,结合方差分析与Kruskal-Wallis非参数检验等方法,分析不同横向测线平整度数值是否具有显著性差异,并基于上海市超过25km的实测道路数据总结了平整度横向分布的差异特性。结果显示：就单一路段而言,不同测线的国际平整度指数（International Roughness Index, IRI）具有明显差异,从分布上来看,仅在相邻纵断面间距超过2.5m时,平整度分布才具有显著差异,而其他情况下各测线的平整度分布无显著性差异;但从多路段平整度分布来看,路面平整度横向分布是否具有显著性差异与路段本身属性相关。路段平整度分布离散性越强的道路,其各测线平整度结果具有显著差异的概率就越大。由此可知,基于LiDAR的多测线路面平整度可以有效反映路段的平整度分布情况,避免单一测线造成的测量...     

新型全自动轨道巡检车动力学性能

为准确评估某新型全自动智能轨道巡检车的动力学性能,开展了轨道巡检车动力学数值仿真;轮轨接触采用非椭圆多点接触Kik-Piotrowski算法模拟,车辆系统建模过程中考虑悬挂力元非线性与轮轨接触几何非线性特性等因素,同时考虑车载设备参振影响;针对车轮踏面表面包裹高硬度聚氨酯的特殊结构,利用有限元软件ABAQUS建立了轮轨局部接触模型,采用Mooney-Rivlin橡胶模型模拟了聚氨酯特殊性质,计算了轮轨等效接触刚度;根据有限元计算结果修正了Kik-Piotrowski算法中的相关参数;基于Craig-Bampton模态综合法和多体动力学软件UM建立了车辆-轨道刚柔耦合模型;为验证仿真模型的准确性,开展了实车动力学试验;重点分析了直线和300 m小半径曲线,运行速度10~30 km·h-1工况下巡检车的振动响应。研究结果表明:车辆正常运行时,中间视觉模块垂向最大加速度大于左侧视觉模块垂向最大加速度,横向最大加速度小于左侧视觉模块横向最大加速度,车架最大加速度大于视觉模块最大加速度;车架中部易产生垂向弯曲变形,和视觉模块安装位置有胶垫减振有关;轨道巡检车在直线和300 m小半径区间运行性能整体良好,其中车辆在300 m小半径曲线段内30 km·h-1运行时,轮重减载率最大可达0.92,车架部位振动响应较大,为保证车载设备的安全性和避免车辆脱轨的风险,建议曲线段内检测速度控制在20 km·h-1左右。      

GPS/BDS联合解算的列车高精度实时定位方法

为了构建智能化列车运行控制体系,针对卫星导航的铁路应用,开展了列车定位优化方法的研究;利用广播星历实时特性,借助框架转换模型为系统提供实时、准确、统一的时空参考;结合误差模型校正系统中与定位相关的误差,以降低定位解算复杂度;为了进一步优化系统定位性能,提高定位精度,提出一种基于GPS/BDS多星座联合解算的非差载波相位定位方法;利用京沈高铁实际数据进行仿真,对比了单星座定位方法和多星座定位方法的信号几何分布和定位误差;为了进一步验证提出定位方法的性能,利用同一组数据,将定位结果与传统伪距单点定位结果进行对比。试验结果表明:在测试期间,GPS和BDS单星座定位方法的可见卫星平均数分别为9.2和13.4颗,几何精度因子平均数分别为2.341 7和2.272 1;GPS/BDS多星座定位方法可见卫星平均数为22.5颗,几何精度因子平均数为1.264 6,因此,多星座定位方法能够成倍增加可见卫星数,优化卫星信号几何分布,在卫星信号连续变化条件下保证精确、连续定位;在卫星信号稳定区域内,伪距单点定位和提出的定位方法在空间三维方向上的定位均方根误差分别为5.396 1、5.569 7、2.831 2和0.976 1、0.988 8、0.861 8 m,在卫星信号受限区域内,伪距单点定位和提出的定位方法在3个方向上均方根误差分别为7.245 9、7.056 3、3.756 2和1.561 2、1.603 1、1.215 5 m,因此,相比于传统伪距单点定位,提出的定位方法能够在多个场景下获得更高的定位精度。