优化计算中的可视化技术研究

自60年代以来,优化设计在工程设计领域获得了广泛应用,文中把可视化技术引入优化计算中,研究了优化计算中模型的可视化问题;对多维优化问题的研究,通过人机交互的手段（每次选择两个设计变量）,把优化模型投影到相应的子空间,通过图形动态显示寻优迭代过程,在一定程度上实现了对优化计算进行跟踪和驾驭,最后给出的算例证明了这一方法的可行性。     

机车车辆轨道道耦合几何结构基于面向对象的建模分析研究

将可视化、三维建模等技术引入机车车辆轨道耦合动力学仿真中,从系统工程的观点,在机车车辆－轨道耦合动力学计算核模块的基础上,提出了基于面向对象的机车车辆－轨道耦合动力学的计算机仿真方法及相应的模型解释和标识机制,成功地形成了一个以三维可视输入输出,并与核心模块有机结合的机车车辆轨道动力学分析综合仿真平台。     

机车车辆二系横向止挡动力学模型

为了分析止挡结构对机车车辆动力学性能的影响, 建立了机车车辆二系横向止挡结构动力学模型, 研究了机车通过曲线轨道时, 止挡结构动态相互作用特征与止挡位移的时频特性。分析结果表明: 二系横向止挡动力学模型具有较强的非线性, 止挡结构可以有效抑制车体横向位移, 使其减小了30 mm; 止挡结构对车体的横向振动影响较大, 在曲线上轮轨横向作用力有波动, 二系横向相对位移的主频在1~4 Hz范围内, 与车体横向振动加速度的主频范围一致。     

计算流体力学可视化功能的实现

利用计算机图形学的理论和方法，并借助于ＮＤＰ－Ｆｏｒｔｒａｎ编译系统的图形功能，开发了计算结果的事后式可视化软件，包括计算区域网格图的绘制，速度矢量图绘制，温度等标量的颜色显示，以及曲线图的输出等，为进一步优化所开发三维复杂区域对流换热场的数值计算程序，使之应用方便，在程序中加入了驾驭式可视化功能，即除能在不终止计算的情况下，以图形方式显著及输出中间计算结果外，还能调整计算参数，以控制数值计算进程     

MATLAB在CFD计算结果可视化方面的应用

目前，计算结果的可视化后处理成为数据模拟的重要组成部分．笔者认为在计算流体动力学(CFD)领域中的计算结果分析方面，利用MATLAB来构造具有图形用户界面(GUI)的可视化工具，可以有效地缩短开发时间、提高工作效率．文中以二维粘性不可压Navier—Stokes方程控制的Poieuille流(渠道流)为例，采用Lattice Boltzmann方法求解，最后数值模拟的结果运用自行设计的CUI界面进行显示及分析．     

机车车辆/轨道系统垂向耦合动力学分析

考虑到多刚体系统动力学研究方法在建模及计算方面的局限性,将有限元法引入到机车车辆/轨道大系统的垂向耦合振动研究中来.为了真实模拟在轨道上不同位置的轮轨接触关系,用有限元参数二次规划法求出了轮轨等效接触刚度曲线,建立了统一的机车车辆/轨道耦合系统.通过建立系统的有限元分析模型,利用精细时程积分算法求解系统振动方程,分析研究了机车车辆在无限长轨道上运行时,在轨道不平顺激扰下,轮/轨间相互作用力、机车车辆/轨道系统中各部件的振动加速度及位移变化规律.研究结果表明,该方法不但可行,而且具有其它传统方法无可比拟的优越性.     

城市道路运输系统动力学模型的研究

交通紧张是大城市最突出的问题之一,我国在发展城市经济的同时,交通运输问题的解决势在必行,本文运用系统动力学原理和方法,在具体分析城市道路运输系统诸方面的基础上,构造了系统的动力学模型,并通过了多项检验。     

船舶计算流体动力学可视化系统的SCFDVS开发

鉴于购买国外的SCFD可视化软件价格异常昂贵，同时通用的可视化软件也不一定能够满足SCFD研究的需要的实际情况，开发SCFD可视化软件十分重要，文中在介绍科学计算可视化任务的基础上，着重介绍了自行研究开发的一种船舶船舶计算流体动力学可视化系统SCFDVS的系统开发思想，体系结构与功能组成，以及该系统的开发技术及特点。     

基于VRML的内燃机车三维仿真

将多媒体、因特网和虚拟现实（VR）三种技术结合起来建立机车仿真系统进行人员培训,有助于机车操作人员和机车检修人员快速掌握内燃机车的有关知识,保证内燃机车安全运行.本文简单介绍了VR和VRML（虚拟现实建模语言）,说明了建立内燃机车三维仿真VRML模型的方法,即采用其它三维建模工具建立三维模型后导出为VRML模型;指出了建模过程中出现的问题,给出了解决措施,即灵活使用简化模型和详细模型,对导出的VRML模型再处理,使其具有更好的效果;最后给出了模型实例和应用情况.     

刚度激励对机车齿轮传动系统固有特性的影响

以机车齿轮传动系统为研究对象,建立考虑时变啮合刚度的多自由度扭转振动模型,计算机车传动齿轮的啮合刚度并进行Fourier级数变换,将变换后的啮合刚度分别取一次谐波到六次谐波,模拟得到机车传动齿轮时变啮合刚度拟合函数曲线.采用四阶变步长Runge-Kutta数值方法对机车齿轮系统振动微分方程进行求解,分析得到不同啮合刚度对机车齿轮传动系统固有特性的影响,研究表明:随着啮合刚度的增加,齿轮系统的振幅增大,同时系统低频部分的固有频率减小,高频部分的固有频率增大.     

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对于不成对机车周转图,多基于固定的机车运转区段且为单机牵引进行研究,传统机车周转图的勾划方法难以适应非固定区段机车周转图编制的需求.机车的非固定区段运用有利于缩短机车周转时间,优化机车周转方案,对提高机车运用效率意义重大.本文在充分考虑部分双机牵引不成对机车周转图中可能出现的情况:到达单机牵引列车数与出发单机牵引列车数不同,到达双机牵引列车数与出发双机牵引列车数不同.综合分析铁路运输运营效益、列车运行图均衡性等具体要求,以机车在站停留时间、机车周转图均衡性、机车周转距离、机车运用数量等4个目标函数为求解目标的基础上,建立了机车周转图的01多目标规划模型,并给出求解的方法.最后以西宁西—西宁货区段进行实例验证,得出了对应的最少机车总消耗时间,最优附挂方案和机车周转图.     

一种机车线路的模拟监控与演示方法研究

提出了运用FLASH,AUTOCAD等动态图形处理软件,VB的集成开发环境,并结合单片机的数据处理技术,从而实现了机车线路的模拟监控与演示的互动系统.本系统不仅克服了传统监控线路方法的局限,又消除了演示内容和实际线路存在差距的问题.同时,该系统能够很好地适用于不同机车类型.在对该方法进行分析和实践后表明:该方法能够很好地应用于铁路安全生产,并在实际应用中有很高的可行性.     

基于纵向压力的2B_0重载机车动力学特性

为了解决2B0重载机车牵引试验中出现的3次扩轨掉道事故,分析了纵向压力作用下机车车钩倾斜与稳定原理,推导了车钩自由角的计算原理.根据车钩的试验数据,建立了车钩动力学模型.计算结果表明:大纵向冲动下车钩严重偏转是导致事故发生的主要原因;为了保证车辆安全运行,大摆角车钩必须具有对中复位功能;车钩自动复位能力、钩缓装置的特性对于机车车辆轮对侧磨有显著影响.     

高速铁路运价制定的系统动力学模型及仿真

为合理地制订高速铁路运价，建立了高速铁路运价制定的系统动力学流程图．在此基础上，构建了模拟模型和模型的主要方程．在运价的制定过程中，可利用该模型进行模桫和控制系统参数，并可比较充分地反映决策研究人员的意见，具有较好的可控性和灵活性．以京沪高速铁路运价的制定为例进行了仿真模拟．模拟结果表明，运价的发展趋势以及它对运输总收入、运输利润的影响与构建的系统动力学因果关系是一致的，说明基于系统动力学的高速铁路运价测算模拟模型是有效的．     

基于ADAMS与MATLAB自平衡双轮车混合模型建模

根据实车设计数据利用ADAMS软件建立ADAMS多体动力学模型,并与MATLAB/Simulink构成混合仿真模型的步骤和方法;同时利用已有自平衡双轮车数学模型和所研制车的设计参数建立起MATLAB/Simulink模型,并对两种模型给予相同的输入进行仿真。通过分析比较两者仿真结果,发现ADAMS与MATLAB混合模型亦能如实的反映出自平衡双轮车的运动状态,也表明这种基于ADAMS的混合模型可为自平衡双轮电动车等机电系统的动力学仿真提供一种新的模型的构建方法。     

多端点不成对机车周转图模型与算法

针对不成对列车运行图编制,在考虑最优性的要求条件下,本文提出适用于多端点不成对机车周转图的实用三步算法,即,首先确定机车交路成对时部分初始解,再分别确定每一个尚未匹配到达车次初始附挂方案,最后进行结果优化．文末提供一个算例,算例证明算法有效。     

铁路机车小辅修检修管理信息系统

介绍了铁路机车小辅修检修管理系统的设计分析,着重其管理模块的功能实现方法与各自的主要特点.系统针对目前铁路机车检修管理信息化的需要,结合生产管理信息系统(MIS)技术,以及信息化工具来管理和控制机务检修过程.实现了对检修人员及其作业工位的计算机管理.提高了检修质量,强化检修作业人员和检修管理人员的工作责任.实践证明该系统功能齐全,界面友好,极大地提高了检修作业的管理水平,从而为提高企业的经济效益提供了有力保证.     

大功率交流内燃机车自动视频监控及记录系统

介绍了自动视频监控和记录系统在大功率交流内燃机车上的构成及应用.采用在车前、车后、车内等部位安装多路摄像头,并可对机车的运行状态的图像和数据进行显示、记录、同步回放或分类检索的方式,使司机能及时从操纵台的显示屏了解到车内各机械间和前后方道路的情况,避免了以往司机必须亲自进到各设备间对部件进行定期故障检查的情况,也提高了车外环境监控的准确性.这样不仅降低了司机的工作强度,还提高了监控的全面性和行车的安全性,特别对于目前铁路机车驾驶由正、副司机操作改革为单司机值乘的方案具有重要的适用意义.