高速列车轮轨动态相互作用特征

为了探明高速铁路轮轨动态相互作用特征, 运用铁道机车车辆-轨道耦合动力学理论, 考虑了轮轨系统参振的影响, 研究了高速运营条件下曲线轨道上的轮轨动态接触几何关系, 分析了安全性指标和舒适性指标的随机振动特性。研究结果表明: 在高速运营条件下, 曲线轨道上的轮轨动态接触几何关系具有明显的特点, 在160~300 km·h^-1速度范围内, 减载率及车体振动加速度的敏感波长分别为1.0~2.5 m与40~50 m, 控制该波长范围不平顺对提高动车组的安全性及舒适性十分有利。     

磁浮列车与轮轨高速列车对线桥动力作用的比较研究

以德国Transrapid高速磁浮列车和日本新干线高速列车为基础,通过建立高速磁浮、轮轨列车与线桥动态相互作用模型,计算了不同行车速度(100～500km／h)和不同桥跨(12～32m)情形下高速列车与桥梁结构的动力响应,并进行了细致的对比分析。结果表明：磁浮列车在高速特别是超高速运行条件下的乘坐舒适性明显优于轮轨高速列车;磁浮与轮轨高速列车作用于轨道的每延米荷载大体相当;高速磁浮列车对小跨度(22m以下)桥梁的动力作用小于轮轨高速列车,而对中等跨度尤其是大跨度桥梁,轮轨高速列车较高速磁浮列车具有明显的优越性。     

高速列车驱动车轴动态特性分析

将车轮和轴箱分别简化为集中质量和转动惯量, 用连续弹性Timoshenko梁模拟变截面车轴, 建立弹性轮对与轨道耦合垂向动力学模型, 分析车轴动态刚度与轮轨作用力、车轴自身振动特性和车轴动应力的相互关系。发现: 轮对的一阶和二阶固有频率分别由76.34Hz和130.03Hz降低到53.68Hz和100.02Hz, 车轴的一阶模态振动加速度和弹性振动位移分别增加60.12%和92.21%, 轮轨动作用力增加6.23%, 车轴轮座内侧和轴颈危险截面的动应力分别增加39.30%和34.13%。分析结果表明: 轮轨动作用力和车轴的动应力随着车轴动刚度的降低而增加, 因此, 提高轻量化轮对的固有频率和动态刚度能保证高速列车安全运行和提高车轴疲劳强度。     

高速列车轮轨噪声分析与控制

对高速列车轮轨噪声产生机理进行了理论分析，论证了钢轨振动产生的辐射噪声是轮轨噪声的主要成分；通过对模拟运行的高速列车轮轨噪声源的测试与分析，表明列车运行速度是影响轮轨噪声大小的主要因素之一，由此提出高速列车轮轨噪声控制的有效方法。     

高速列车气动噪声仿真与试验对比分析

通过Actran建立某高速列车1∶8缩尺比例的三辆编组的列车气动噪声CFD/CAA混合数值分析模型,模拟列车在250 km/h运行速度下外气动湍流噪声,分析结果表明,车外气动噪声在车头、受电弓、转向架处较大,且主要集中在500~2 000 Hz频率范围内.并将仿真分析结果与相应1∶8缩尺比例的列车模型在声学风洞中的气动噪声试验结果数据进行对比分析,仿真数据与试验数据基本吻合,仿真分析结果可以为新车型设计与改进提供可靠的数据.     

高速轨道的动力分析与结构模式

根据高速列车的荷载特点，着重分析研究了高速轨道的动力响应及轮轨间的相互作用，建立了计算模型，进行了大量计算，并根据计算结果分析了轨道部件及轨道几何不平顺对轨道动力响应的影响，进而对高速轨道结构模式与几何标准提出了建议。     

高速列车底部结构参数对气动噪声影响规律

为更好地开展高速列车气动降噪设计,建立了高速列车头车第一组转向架区域的6参数模型,采用计算气动声学和拉丁超立方抽样实验所设计的方法,得到了13个参数化模型的远场气动噪声、转向架舱内湍流脉动功率级和声功率级,并分析了底部结构参数对远场和近场气动噪声的影响规律.结果表明：底部结构参数对远场噪声影响范围为75.4～78.9 dB(A),裙板高度、排障器厚度、转向架舱后缘倒角和舱长度与远场噪声为负相关,舱前缘倒角、排障器前缘夹角与远场噪声为正相关,底部结构参数的变化主要影响中心频带315～1 250 Hz间的噪声能量;排障器厚度和前缘夹角与远场噪声、舱内湍流脉动功率、声功率均为负相关;裙板高度和远场噪声、舱内湍流脉动功率级为负相关,与舱内声功率为正相关.     

高速列车牵引变压器悬挂参数动态优化设计

为了优化牵引变压器悬挂参数, 建立了车辆设备21自由度刚柔耦合系统模型, 并基于新型快速显式数值积分法求解了车辆和牵引变压器的振动响应; 计算了车辆系统在不同速度等级下的舒适度指标和设备振动烈度, 确定了变压器最优悬挂频率; 建立了变压器数学模型与车辆设备刚柔耦合模型, 结合最优悬挂频率、振动烈度、舒适度指标、隔振器动态作用力以及变压器悬挂模态与车辆地板局部模态匹配指标对隔振器参数在动态条件下进行多目标优化, 计算了牵引变压器隔振器最优参数。研究结果表明: 当牵引变压器悬挂频率比为0.82~0.98时, 车辆舒适度低于2, 设备振动烈度低于4.5mm·s-1, 满足相关规范要求; 经过优化最终确定第1组隔振器垂向刚度、三组隔振器刚度比、每组隔振器三向刚度比分别为2 142N·mm-1、1∶1.3∶2.5、1.7∶0.5∶1, 与变压器原始悬挂方案相比优化后变压器振动烈度最大降低42% (在速度高于200km·h-1条件下), 车辆一位端、中部、二位端舒适度指标平均提升3.53%、3.45%、2.01%, 第1、4隔振器垂向作用力平均降低13.3%, 第2、5隔振器垂向作用力平均降低3.8%, 第3、6隔振器垂向作用力平均降低20.9%。可见, 优化后车辆舒适度、设备振动烈度和隔振器垂向动态作用力均有较好改善。     

基于Virtual.Lab软件的高速列车结构噪声仿真分析

从高速列车车内噪声频率特性入手,分析了高速列车低频结构噪声在车内声场中的重要作用.通过采用Virtual.Lab软件,创建了某高速列车中间车车体的结构噪声计算模型,并在Virtual.Lab软件中进行了声振耦合计算,分析了在车体转向架上方振动加速度激励情况下,车内噪声的频谱特性.结合经验性的测试结果,计算得到的结果具有一定的参考意义.通过创建更为准确的结构噪声计算模型,分析列车结构噪声的特性,为今后的高速列车研发设计提供参考.     

高速列车受电弓杆件减阻降噪研究分析

高速列车受电弓是列车高速运行时气动阻力和气动噪声的主要来源之一。为探索受电弓杆件的减阻降噪方法,基于仿生学思想将高速列车受电弓光滑表面设计成螺纹型非光滑结构,同时研究在螺距和螺纹直径参数下对气动阻力和气动噪声的影响。选取高速列车受电弓杆件的典型尺寸建立流体仿真分析模型,采用非结构化混合网格,利用Standard k-ε湍流模型及宽频噪声模型,通过数值方法计算流场的分布特征和气动噪声大小。计算结果表明:螺纹型非光滑结构能更好地影响圆柱体尾涡区的形成,是有效降低高速列车受电弓杆件气动阻力和气动噪声的关键。为了进一步探究螺纹型非光滑结构杆件对高速列车受电弓减阻降噪的影响,设计了凹槽螺纹型和凸陷螺纹型两种不同结构杆件,分别在不同的螺距和螺纹直径参数下进行流场计算结果分析。结果表明,在350 km/h的风速下,螺距和螺纹直径参数一定时,凸陷螺纹型杆件的减阻降噪效果要优于凹槽螺纹型结构;其中,螺距PPD=60 mm,螺纹直径d=1 mm的凹槽螺纹型杆件具有最优减阻降噪效果,单个杆件的减阻率达3%;而对于凹槽螺纹型杆件类型,螺距PPD一定时,d/D的比值在0.017～0.067范围内,随着螺纹直径d的增大气动阻力和气动噪声均升高,当d/D数值超过0.067之后有显著降低气动阻力和气动噪声的趋势。     

高速列车地板结构与制造工艺概述

本文介绍了全国铁路第六次大提速引进的高速列车地板结构和制造工艺,其中包括铝蜂窝地板、PVC泡沫夹芯地板和胶合板地板的结构,并介绍了这几种地板的主要生产流程和关键工艺,比较了几种形式地板的各项参数,供国内高铁研发和生产参考。     

高速列车弹性车体与转向架耦合振动分析

建立了某高速列车车体有限元模型,采用Guyan缩减进行模态求解,结合SIMPACK多体动力学软件建立包含弹性车体的系统动力学模型。运用模型分析了车体弹性模态对运行平稳性的影响,研究了弹性车体与转向架构架垂向耦合振动。分析结果表明：当车体垂向一阶弯曲频率与车体点头振动空响应点频率接近时,会发生车体的垂向弹性共振;当车体菱...     

高速列车外风挡结构周围流场和 气动载荷的仿真分析

以某型号高速列车为基础,针对3种不同设计形式的外风挡结构,包括有缝隙外风挡、无缝隙外风挡和底部拆除外风挡,对列车明线运行时外风挡周围流场分布和外风挡所受的气动载荷的仿真分析研究.计算结果表明:外风挡附近的压力急剧变化,随列车运行速度增加,外风挡受到气动载荷增加.对于有缝外风挡和底部拆除外风挡方案,外风挡受到拉伸拱形胶囊向胶囊外部的拉力,而对于无缝隙外风挡,外风挡受到挤压拱形胶囊向胶囊内部的压力.无缝隙外风挡与有缝隙外风挡方案相比,外风挡受到压差减小;底部拆除外风挡方案与有缝隙外风挡相比,使外风挡胶囊受到压差也明显减小.通过空气动力学线路试验证实仿真分析计算得到外风挡压差与试验结果相差不大,因此仿真分析结果可以用来指导外风挡设计.     

准高速客车车体的结构分析与优化研究

对我国首列准高速客车车体钢结构进行了详细的分析及优化设计研究，提出具有良好工程要行性的结构优化设计方案，并探讨了准高速车体钢结构进一步轻量化的潜力；提出了以封闭断面形式的上边梁代替目前的开口断面形式的上边梁及改进下边梁才质以提高其许用应力值，是充分发挥体整体承载能力，进一步轻量化的有效措施。     

高速列车—无砟轨道—桥梁耦合系统振动特性分析

根据高速列车—无砟轨道—桥梁系统运动的特点,建立了适合该问题动力学分析的新型车辆单元和轨道—桥梁单元,运用有限元方法和Lagrange方程,推导了两种单元的刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。整个列车—轨道—桥梁系统被离散为车辆单元和轨道—桥梁单元,其中一节车辆离散成一个车辆单元,轨道—桥梁系统离散成四层梁单元。最后通过一个实例计算对整个系统进行垂向振动特性分析。     

高速远程滑坡液化减阻和超前冲击气浪机理研究（国家自然科学基金项目：40172093）

对切向层状岩体斜坡上形成的高速滑坡的启动机理进行了创新性研究，主要表现在：     

高速综合检测列车降噪措施研究与效果分析

以400 km/h高速综合检测列车噪声控制措施为例,在分析高速检测车的噪声来源的基础上,针对噪声产生的根源和有关噪声控制技术,分别采取车体高阻尼减震、设备舱隔音吸音、空调管路阻尼处理、制动单元吸音处理等降噪措施来降低车内噪声.从高速综合检测列车在静止状态和运行状态下的测试结果分析,针对车内采取的降噪措施,达到了预期的隔...     

具有随机参数的壳体静动力响应规律及可靠性研究（国家自然科学基金项目：A020216）

本项目的研究计划要点主要是研究具有随机参数的壳体结构的静动力响应和可靠性分析的理论和方法，包括：壳体结构物理参数、几何参数及载荷随机性的表述；层状壳体结构的非线性随机有限元静动态响应分析；研究基于随机有限元法的结构可靠性理论与方法；结构随机响应和可靠性分析的计算机程序。     

升力面气动弹性系统颤振复杂响应研究（国家自然科学基金项目：10272092）

2003年度的研究工作围绕二元翼结构非线性颤振系统进行，研究非线性参数对系统颤振响应的影响，建立系统非线性颤振稳定性的分析方法。     

基于WEB和移动计算的增强VRS理论及其完备性研究（国家自然科学基金项目：40271091）

鉴于本项目的研究内容必须建立在区域永久GPS观测网络(或连续运行GPS参考站网络)的基础上，项目组经过了大量的调研并与四川省地震局合作，成功申请获得四川省人民政府“十五重大科学工程项目——四川GPS观测网络”的建设。已在成都平原建成了包括四个