安全带对列车驾驶员的碰撞损伤防护研究

针对轨道列车驾驶员的二次碰撞损伤问题,采用非线性显式动力学方法,分别对驾驶员无安全带约束、佩戴两点式腰带和三点式安全带下的列车撞击刚性墙进行数值模拟分析,分析比较驾驶员在这3种情况下身体多部位的损伤情况。研究结果表明:无安全带约束下的驾驶员最终脱离座椅,头部和胸部损伤满足标准要求,颈部损伤接近标准值,而下肢损伤超过了标准值;两点式腰带约束下驾驶员未脱离座椅,改善了颈部和下肢损伤,但加重了头部和胸部损伤,腹部受力超标;三点式安全带将驾驶员约束在座椅上,改善了头部、颈部、胸部损伤超过20%,将胫骨指数减小了63.2%,大腿骨力减小了90%。由计算结果可知,三点式安全带对列车驾驶员有更好的损伤防护作用。     

基于坐姿假人的地铁乘员二次碰撞损伤影响分析

针对地铁车厢中坐姿乘员的二次碰撞损伤问题,以乘员不同约束状态、坐姿、乘员人数为变量建立坐姿假人碰撞仿真场景。以AV/ST9001标准中加速度测试载荷为边界条件实现仿真计算,获得假人的姿态响应历程数据。建立假人响应物理参数与损伤等级对应关系的评估条件,包括头部HIC值、胸部3ms加速度与AIS损伤等级关系以及胫骨指数。仿真结果分析与损伤预估表明:坐姿乘员在碰撞事故中可能受到头部脑震荡,颅骨骨折,胸部肋骨骨折,腿部挫伤,骨折等不同程度伤害。座椅侧挡板对假人的姿态响应幅度有显著的影响,座椅及其附件的形状、材料等可作为可变设计参数以期降低乘员损伤;乘员人数会显著增加二次碰撞复杂度及损伤程度,是乘员损伤不利因素之一。     

动车组行李架耐撞性分析及优化设计

现有列车行李架仅考虑静载荷要求,为了提升动车组列车行李架耐撞性,降低碰撞事故中乘员二次损伤的风险,开展250 km/h标准动车组列车行李架的碰撞特性研究和耐撞性优化设计。首先,基于LS-DYNA显式非线性有限元程序,建立动车组列车行李架有限元模型,仿真分析现有动车组列车行李架结构碰撞响应;其次,采用加宽安装座并在行李架端部加装蜂窝吸能结构和调整螺栓预紧力的方法对行李架耐撞性进行设计,对改进后行李架的碰撞响应进行参数分析;最后,以螺栓预紧力、蜂窝吸能结构压缩强度和托架拉杆厚度作为设计变量,以比吸能、位移和冲击峰值力作为设计目标,采用优化拉丁超立方试验设计获取样本空间,构建设计变量和设计目标的响应面近似模型,选用NSGA-II遗传算法对行李架进行耐撞性多目标优化设计。研究结果表明：现有动车组行李架结构碰撞后安装螺栓失效,行李和行李架掉落,存在对乘员造成损伤的风险;改进后的行李架在碰撞时沿安装座滑动并压缩蜂窝吸能结构,通过行李架与安装座的摩擦和蜂窝材料塑性变形耗散行李碰撞动能,行李未发生掉落;多目标优化设计后得到行李架耐撞性Pareto前沿,行李架在平衡解处具有更优异的耐撞性能,且优化与仿真...     

双层客车司机控制台人机工程学设计分析

针对双层客车司机控制台工效学布局问题,采用层次聚类分析中组间平均联接法对控制台60个显控器件以重要程度、使用频率为计算变量进行分类且输出凝聚顺序表及分类谱系图体现聚类过程与结果;定义重要性链值以量化分析方式对显控器件聚类分析结果进行优先等级划分;依据控制器件选型流程,结合器件功能、操纵类型及任务要求,完成控制台器件选型;在此基础上,结合人因设计原则、器件布置规则、作业域及视野域分区进行控制台显控器件布局三维建模,并借助Manikin人体库某国第5百分位女性及第95百分位男性人体模型在正直坐姿条件下对控制台作业域及视野域进行分析校核。结果表明控制台及器件布置完全满足人体视野及作业空间需求。     

气冻气融作用下混凝土抗冻性及损伤层演化规律研究

采用气冻气融的方式,分别对C30、C40、C50、C40(商品混凝土,简称商混)4组不同配比试块及1组C40(商混)的足尺(150mm×300mm×2 700mm)钢筋混凝土梁进行冻融耐久性试验。用超声波平测法测定不同冻融循环次数时的混凝土损伤层厚度,研究冻融对混凝土损伤层厚度的影响规律;通过与传统抗冻性评价指标劣化规律的对比分析,提出以冻融损伤层厚度为损伤变量的评价标准,结合实际损伤特点,对所提出损伤变量进行相应修正,并验证其合理性;建立混凝土冻融损伤层厚度的随机预测模型;通过案例分析,验证模型的适用性,讨论冻融环境下混凝土最小保护层厚度的问题。研究结果表明:随着冻融循环次数的增加,混凝土相对动弹性模量、抗压强度逐渐减小;试件质量略有增大;冻融损伤层厚度逐渐增大,即冻融损伤度逐渐增大,且强度越低,损伤度越大;冻融环境下混凝土结构的最小保护层厚度偏于不安全。     

考虑疲劳损伤约束的车辆焊接结构轻量化设计

针对车辆焊接结构轻量化与疲劳寿命问题,提出考虑焊缝疲劳损伤约束的轻量化设计方法.采用国际焊接学会(IIW)的焊接接头与部件的疲劳设计评估标准,基于迈纳尔损伤累积理论,预测焊缝的疲劳累积损伤;以结构质量最小为目标,在应力、位移等常规约束基础上,加入焊缝疲劳累积损伤约束,建立了车辆焊接结构的轻量化模型.研究基于有限元分析的结构轻量化优化设计策略,采用试验设计方法对设计空间合理抽样,以样本数据建立近似响应模型,采用数值优化算法寻优,提高复杂工程问题优化计算的效率.利用该方法对某焊接构架进行了考虑焊缝疲劳损伤约束的轻量化设计,采用均匀设计法对14个设计变量进行50次试验,以样本数据及响应值建立径向基神经网络近似模型,采用序列二次规划算法进行优化设计,质量减轻12.5%.对实例的计算证明该方法的可行性与实用性.     

10,000马力GM10B型电力机车

美国通用汽车公司(GM)的两种交流电力机车样机中的第二种在conrail电气化区段上进行试验。该样机是为高速、长大距离货运而设计的,功率为10,000马力(7350瓩)。GM10B型为新设计的六轴、六台牵引电动机的电力机车,它有三个两轴转向架,轴式为B—B—B(0—4—4—4—0)。功率6,000马力(约4410瓩)的第一台GM6C型样机已于去年进行了正规的运行试验。这两台样机都是通用汽车公司电动车辆部(EMD)为满足美国     

不同风场下高层建筑风压特性的风洞试验研究

在大气边界层风洞中模拟了B、C、D三类地貌的风场,对矩形和方形模型进行了风洞试验,分析了不同风场下矩形和方形模型的风压分布、顺风向脉动风压功率谱和风压空间相关性。结果表明:B、C、D三类风场下,平均风压系数逐步减小,脉动风压系数逐步增大,顺风向脉动风压功率谱峰值对应频率基本一致;顺风向脉动风压功率谱分布特征随高度变化不大;风压水平和竖向相关性随距离增加而减小;湍流度的增大使得迎风面水平和竖向风压相关性增大。     

高速列车风对附近人体的气动作用影响

采用计算流体力学的数值方法和移动网格模拟计算方法,研究3种车头形状、从200 km.h-1到350 km.h-1的4种车速、从1.0 m到3.5 m的5种人车距离条件下列车风对人体气动作用力和人体附近列车风速度大小的影响,提出列车风对人体最大水平作用力计算关系式和人体附近最大列车风速计算关系式、以及高速列车附近人体安全距离的建议值。计算结果表明:列车风对附近人体产生的作用力因车头(尾)形状不同而差别很大,车头形状越钝,列车风对附近人体产生的作用力越大,完全钝型与充分流线型车头相比,在车速350km.h-1、人车距离1 m时列车风产生的作用力可相差7倍以上;不同车头形状产生的列车风对附近人体的作用力,其差别随人车距离的增大而减小,大致呈二次方函数规律变化;不同条件下车头(尾)通过时列车风对附近人体的水平作用力方向的变化趋势基本相同,作用力方向角变化约300°。     

基于双响应面的地铁车辆底架稳健优化设计

为了减少地铁车辆底架优化过程中由于不确定性因素引起的目标响应分散性问题,利用双响应面模型对其进行稳健优化设计。首先利用Monte Carlo方法筛选出对目标响应影响较大的设计变量,进行拉丁超立方抽样得到设计变量及目标响应的样本点;再运用最小二乘法对样本点进行拟合,求得目标响应的多项式响应面函数,对其进行均值估计和方差估计,得出均值和方差的响应面函数;最后以方差函数最小为优化目标,以均值函数为约束条件建立稳健优化模型,采用内点法对其进行优化求解。研究结果表明,通过双响应面模型进行稳健优化后底架结构的抗外界因素干扰能力提高,并且强度得到改善,质量减小。     

煤炭开采区铁路专用线优化设计研究

在分析某煤矿开采区产品运量和铁路概况的基础上,分别从甲、乙煤矿专用线设计方案及其线路技术标准?2?个方面研究该铁路专用线工程的初始设计方案。根据简化?B?交接站设计、重新设计?C?站和增设?A?站北咽喉下行疏解线?3?个优化思路,提出该铁路专用线工程的优化设计方案,以降低工程造价,减轻企业建设压力。     

基于粒子群优化支持向量机的斜拉桥主梁损伤识别研究

为了能够更加准确地判断结构损伤位置和程度,本文提出了基于粒子群优化支持向量机(PSO-SVM)方法对斜拉桥主梁进行损伤识别的新方法。该方法以最敏感索张力指标作为损伤识别指标,利用粒子群(PSO)算法寻找支持向量机(SVM)最优参数,建立SVM预测模型,以不同位置、不同损伤程度下最敏感索的张力指标作为SVM的训练和测试输入,由SVM的输出确定损伤位置。通过对实验室的模型斜拉桥的主梁损伤进行了仿真验证,结果表明:采用PSO算法很好地解决了采用SVM方法进行损伤识别时的参数选择随机性难题,实现了对SVM模型参数的自动优化,基于PSO-SVM的损伤识别方法对斜拉桥主梁不同程度的损伤均有很高的识别率。     

地铁列车司机室前端结构耐撞性研究

为研究地铁列车在重载条件下列车的碰撞响应,尤其是司机室前端破坏程度,基于EN 15227对地铁车辆碰撞的相关规定,建立了地铁列车碰撞有限元数值模型,根据列车不同的载荷状态和被动列车是否施加停放制动,给出了3种不同工况,研究地铁列车在超载状态与标准规定状态下的司机室前端损伤程度和车体结构的耐撞性。计算结果表明:当载荷作为唯一变量时,司机室前端在超员载荷下所被压缩的距离是标准条件下的5倍左右;而当初速和载荷为定量时,施加停放制动的被动车碰撞破坏更为严重,碰撞界面的车钩和防爬吸能装置均走完全程,被动车司机室前端的压溃区几乎达到吸能极限,若再次加大速度或载荷即会对司机的生存空间造成威胁,故有必要在碰撞标准中考虑超员工况的计算。     

地铁车辆检修模式探讨

介绍了香港地铁车辆检修采用的以均衡修为基础的A(均衡修日修)、B(均衡修月修)、C(均衡修年修)三个等级的检修修程。通过修正文献[1]中CRH系列动车组均衡修指标A值计算公式,提出了适用于地铁车辆检修的均衡修衡量计算公式。结合深圳地铁4号线实际情况,提出了优化均衡修的建议,以提升地铁列车检修能力。     

CRTS Ⅱ型水泥乳化沥青砂浆收缩性能的主要影响因素研究

以2～56 d的收缩率为考察指标,研究了水胶比(W/B)、沥青与胶材之比(A/B)和单方无机胶材用量对CRTSⅡ型水泥乳化沥青砂浆硬化体收缩性能的影响.结果表明:CRTSⅡ型水泥乳化沥青砂浆硬化体的收缩率随着W/B及单方无机胶材用量的增加而增大,随着A/B的增加而减小;为控制CRTSⅡ型水泥乳化沥青砂浆硬化体收缩率,W/B不宜超过0.51,A/B不宜低于0.29,无机胶凝材料用量不宜超过540 kg/m3.     

高速列车受电弓舱气动外形多目标优化设计

为提高高速列车运行过程中的气动性能,降低运行成本,针对受电弓舱气动结构外形,利用计算流体力学原理对矩形、椭圆形、胶囊形和六边形4种内置式受电弓舱结构进行数值模拟计算,计算得到矩形内置式受电弓舱结构能够最大程度改善受电弓气动阻力与气动升力性能。在此基础上,以矩形内置式受电弓舱主要结构参数为优化设计变量,受电弓气动阻力和气动升力为优化目标,选取最优拉丁超立方设计的试验设计方法建立响应面近似模型,采用第二代非劣排序的遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ, NSGA-Ⅱ),对矩形内置式受电弓舱气动结构外形进行多目标优化设计。结果表明：完成320次优化迭代计算后得到一系列Pareto优化结果,优化后的模型可使受电弓气动阻力最多降低5.9%,受电弓气动升力最多降低2.5%,与原始模型相比,受电弓舱倾角增大,其余设计变量变化不大;高速列车运行时,受电弓舱倾角越大越有利于改善受电弓部位气动阻力和升力性能。     

芳纶纤维布约束混凝土冻融循环试验与损伤模型研究

通过对 C20,C30,C35,C45,C50共5个强度等级的芳纶纤维布约束混凝土( KFFCC)进行轴心受压强度和快速冻融循环试验,利用损伤力学和数学模拟的方法,研究了KFFCC的轴心受压力学性能、冻融耐久性、冻融后内部损伤变量的变化规律及损伤模型.结果表明:KFF对混凝土受压承载力的提高效果非常明显,在外粘1、2和3层 KFF 的情况下,KFFCC 和普通混凝土轴心受压强度比为19.0%~54.8%、51.9%和73.5%.KFFCC抗冻等级在F300以上,具有优异的冻融耐久性.以相对动弹性模量为损伤变量建立了KFFCC冻融损伤模型,发现动弹模量衰减模型的拟合精度优于冻融累积损伤模型,幂函数模型比指数函数模型有更好的拟合精度和相关性,模型能够较好地反映KFFCC的冻融损伤规律和损伤程度.     

基于围岩损伤机理对地铁爆破参数的研究

为解决地铁爆破中存在的超欠挖问题,依据爆炸载荷作用下的岩石作用原理及围岩损伤机理,采用现场试验的方法,对地铁区间隧道原有爆破施工方案掏槽眼间距和周边眼光面爆破参数进行综合优化。结果表明:(1)爆破振速由0.956 cm/s减小为0.379 cm/s;(2)炸药单耗由2.10 kg/m3降低为1.21 kg/m3。通过现场实例验证,将围岩损伤机理应用于爆破参数设计中,在保证爆破断面平整光滑的同时,降低了炸药单耗,取得良好的经济效益;并通过优化掏槽眼参数降低振动速度,最大程度地减小对周边建筑物的扰动影响。     

地铁车站公共场所集中空调通风系统卫生现状研究

目的为了解地铁车站公共场所集中空调通风系统卫生状况,为地铁运营卫生管理提供依据和建议,为卫生行政审批提供科学依据。方法 2011年至2012年对广州市三条线路的地铁车站公共场所集中空调通风系统进行了调查与检测。结果三条线风管内表面积尘量和积尘微生物、新风量和嗜肺军团菌合格率均为100%;三条线车站公共场所集中空调通风系统送风指标细菌总数指标合格率A线为82.7%(110/133),B线为98.4%(62/63),C线为85.7%(54/63);真菌总数指标合格率A线为90.2%(120/133),B线为85.7%(54/63),C线为44.4%(28/63);PM10 A线为34.6%(46/133),B线为54.0%(34/63),C线为76.2%(48/63)。结论地铁车站公共场所集中空调通风系统送风空气质量存在一定卫生问题,应在今后的管理与维护中加以重视。     

速度锁定器在桥梁抗震中的有限元模拟

为准确模拟新型抗震支座—速度锁定器在桥梁结构受地震荷载作用时的影响,以某连续刚构桥2×50 m+60 m+2×120 m+60 m为背景,采用专业有限元软件Midas Civil进行时程分析计算,采用黏滞阻尼器(方法 A)、弹性约束(一般)方式(方法 B)以及弹性约束(折线型)方式(方法 C)三种简化方式模拟速度锁定器的作用。结果表明:速度锁定器通过将交接墩与刚构墩联动而减小整体位移,有利于改善桥梁结构在地震作用时的纵桥向内力分布;采用的计算方法简洁高效,并确定在使用方法 C时需将刚构墩处的内力结果放大1.06倍。