基于最优拉丁超立方设计的高速列车流线型头型减阻优化研究

为研究流线型头型对高速列车气动阻力性能的影响特性,利用B-Spline曲面建立高速列车流线型头型三维参数化模型,并提取5个头型设计变量。在此基础上,结合最优拉丁超立方设计和计算流体力学方法,研究高速列车流线型头型控制型线对高速列车气动阻力的影响特性,确定出关键控制型线。计算结果表明:随着流线型头型控制型线的变化,高速列车气动阻力发生明显改变,变化范围为3 183～3 509 N,相对变化量约为10.2%。最优设计点头型下的气动阻力较原始头型降低3.5%。对高速列车气动阻力影响最为显著的控制型线为纵向对称线,其次是车底最大轮廓线和水平最大轮廓线,而鼻尖高度控制线和中部辅助控制线对高速列车气动阻力的影响相对较小。     

超高速动车组新头型方案设计与验证

为降低超高速动车组的气动阻力,综合国内外高速动车组头型设计要素,设计了速度500 km/h超高速动车组头型。基于美工效果、人机工程、限界、曲线通过、气动力、气动噪声等多项指标,完成了超高速动车组头型气动性能综合评估、头型优选和试验验证。研究数据可为更高速度级动车组设计和气动性能数据库的扩展提供技术储备。     

高速磁浮列车头型多目标气动优化设计

针对常温常导高速磁浮列车头型的几何特点,将其分为流线型和设备舱2个部分,采用改进的VMF参数化方法和曲面离散方法,分别进行参数化设计;对提取的12个设计参数,结合计算流体力学方法、支持向量机模型和多目标粒子群算法,以整车气动阻力系数和尾车气动升力系数为优化目标,以头车气动升力系数为约束条件,进行高速磁浮列车头型多目标气...     

中国标准动车组列车品牌设计研究

中国标准动车组不但在技术上执行中国标准,在形象上也需充分考虑中国文化的特色来进行设计.为满足市场竞争需求,将美学相关知识与动车组列车头型设计相结合,分别从动车组列车头型设计、造型特征及色彩设计与中国传统文化融合的角度,阐述具有中国魅力的中国标准动车组的品牌形象.通过对技术美学中空气动力学的研究,确定中国标准动车组列车头...     

动车组轻量化内装设计探讨

随着铁路装备技术的不断发展,高速动车组运营速度不断提高,针对高速列车轻量化技术,通过分析典型动车组的内装设计思路和结构,探讨高速动车组内装轻量化设计过程中需要注意的相关问题,并针对我国铁路运营特点和运行条件,分析我国铁路高速动车组轻量化内装的设计趋势,为进一步研究轻量化内装设计提供参考。     

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。     

长客股份领跑市场的设计与制造理念

首创"高铁版"地铁车辆 2012年12月28日,中国北车长客股份公司(以下简称"长客股份")与深圳市地铁集团有限公司签订了价值16.758亿元的铝合金A型地铁车辆销售合同,用于装备深圳地铁2号线和5号线.这批车辆将借鉴高速动车组的设计灵感,运用高速动车组的制造和测试手段打造而成.在设计上,将借鉴高速动车组的流线型车头设计,以降低空气阻力,在降低能耗、提升环保的前提下保证和提升地铁列车运行速度.在车体材质的选择上,将选择高速动车组必须使用的铝合金.     

高速列车头部流线型外形及结构工艺设计

通过对高速列车流线型头部钢结构的设计过程进行分析，指出高速列车采用流线型结构的必要性，介绍了流线型外形钢结构设计的过程，以及如何利用国内现有设备进行钢结构的工艺设计。     

高速动车组焊接质量先进支撑技术体系建设

以高速动车组焊接质量保障的总需求为核心,围绕焊接工艺设计、焊接生产准备、焊接残余应力和变形控制、焊缝质量检验技术、弧焊装备及工艺过程质量控制以及评价技术体系智能化、精确化、信息化的建设要求,系统规划开展高速动车组自主创新中的虚拟焊接技术、高速动车组焊接数据库及专家系统、智能化焊接装备及工艺评价技术、焊接缺陷超声成像检测及评价技术、高速动车组焊缝射线检测智能化评定技术等关键子系统研制,形成了保障焊接质量的先进支撑技术体系。     

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。     

“复兴号”中国标准动车组制动试验设计与应用

制动试验是高速动车组制动系统必备的功能,介绍了制动试验的定位与使用工况,通过对国内既有高速动车组制动试验的研究,结合中国标准动车组制动系统技术平台的设计、开发和运用经验,阐述了中国标准动车组制动试验的技术方案。制动试验采用TBM-SBM-LBCU分级管理的控制方式,控制方式确保了试验的准确性与可靠性。整套试验控制逻辑清晰、工作高效,为我国高速动车组制动系统自检技术提供专业支持。     

横风环境下高速列车头型的多目标优化设计

基于高速列车初始外形的参数化设计,针对各个优化目标建立对应的基于交叉验证方法的Kriging模型;为保证预测精度且尽量减少加点数量,基于最优解点和预测标准差最大点的2点加点准则,利用多目标优化算法得到满足约束条件的Pareto最优解集;利用测试函数验证优化设计方法的可靠性。以3辆编组高速列车为例,以整车气动阻力系数、流线型部分容积、尾车气动侧向力系数和尾车倾覆力矩系数为优化目标,以鼻锥厚度、鼻锥引流、鼻锥高度、车体宽度、司机室视角和排障器形状为设计参数,进行横风环境下高速列车的外形优化。结果表明:多目标优化算法可应用于高速列车头型的优化设计;利用各设计参数与优化目标的作用规律,可指导高速列车头型的工程改进设计。     

高速动车组圆柱滚子轴承的应用研究

为提高高速动车组轴箱轴承的可靠性,采用正向设计理念,结合圆锥滚子轴承在我国高速动车组运用中出现的轴承漏油、温升异常及剥离等问题,以及圆柱滚子轴承径向承载能力大、极限转速高、保持润滑能力强等技术特点,研制了满足高速动车组运用需求的圆柱滚子轴承。通过台架试验、线路试验验证及批量装车应用证明,所研制的圆柱滚子轴承能够满足我国高速动车组的运用要求。     

高速列车运行安全监控技术

随着列车运营速度的不断提升,高速列车的运行安全监控技术变得越发重要。从高速动车组的设计、运用和维修保障等方面出发介绍了高速动车组的安全保障体系,采用可靠性、冗余设计和诊断技术的车载安全技术,采用GPRS的动车组远程传输系统信息化技术、数据库诊断及专家系统的地面数据库技术,综合故障维修安全保障技术。以CRH3型动车组为例分别介绍了高速动车组的运行安全监控体系的构成,并提出了高速列车运行安全监控体系的研究方向。     

头部控制线形状对高速列车气动噪声的影响

为研究头部控制线形状对高速列车气动噪声的影响,建立3种纵向剖面线和3种水平剖面线组合下的9种高速列车头型。利用大涡模拟技术计算高速列车车头表面的脉动压力,并作为远场气动噪声计算的输入。根据高速列车运行的实际情况,利用半自由空间的Green函数求解FW-H方程,给出考虑地面效应时的远场声学积分公式,并研究高速列车头部纵向剖面线形状和水平剖面线形状对远场气动噪声的影响。研究结果可为高速列车流线型车头的降噪设计提供参考。     

高速动车组永磁牵引电动机研制

高速动车组对其牵引电机效率、功率密度等性能以及可靠性有苛刻的要求,而传统异步牵引电机性能提升空间较小,很难满足新一代高速铁路牵引系统的需求,因此提出研制高速动车组永磁牵引电动机来提高牵引电机的性能及可靠性。根据高速动车组永磁牵引电动机的技术特点及主要技术参数,通过磁路结构设计、抗失磁分析、轻量化设计及热管理优化,设计并制造了一台永磁牵引电动机。样机试验结果满足电动机技术条件的要求。高速动车组永磁牵引电动机研制的方法可为后续研究提供坚实的理论依据及实践经验。     

基于多工况ANFIS模型的高速动车组运行速度控制

高速动车组运行环境复杂多变,其运行过程需在牵引、制动和惰行工况中多次切换,难以建立有效的控制模型实现动车组安全、正点、高效运行。借鉴ANFIS在复杂系统建模的优势,结合动车组牵引/制动特性曲线和实际运行数据,建立高速动车组运行过程多工况ANFIS模型,设计相应的动车组运行速度控制器。与基于全局ANFIS模型和基于线性多模型的控制对比试验表明:基于多工况ANFIS模型的高速动车组运行控制具有更高的精度和控制效果,保障了动车组在各种工况下的安全运行。     

350km/h高速动车组换气装置国产化研制

结合高速动车组的舒适度要求,介绍了350 km/h高速动车组用换气装置的作用和功能,并从该装置国产化研制的技术方案和设计制造实现方面,对装置做了进一步阐述。最后进行了试验验证及对比。结果表明:350 km/h高速动车组用国产化换气装置满足技术要求,可与现有该速度级进口换气装置实现对等互换。国产化后的换气装置在重量、检修、价格上有明显优势,具有很大的市场潜力和社会效益。     

走进中国高速铁路(三)——探秘动车组(下)

上期杂志中,我们介绍了高速列车头型、车体和转向架。而如何让列车高速行驶？如何及时停车保障安全？庞大的列车又由什么控制呢？就让我们继续探秘动车组,了解高速列车的牵引系统、制动系统和网络控制系统。     

高速列车速度与技术

列车速度提升对应着一系列关键技术问题。结合中国高速铁路的大量理论研究与工程实践,针对速度提升后系统强耦合作用与高速轮轨关系、耦合振动与车体模态设计、高速列车头型气动设计、高速列车地面效应等技术问题进行阐述,应用系统动力学的研究思路与方法,提出相关解决方案,并对高速列车持续运行的系统可靠性问题进行探讨。