高寒动车组走行部防冰雪扰流的空气动力学性能研究

针对高寒动车组冬季运行走行部容易产生冰雪附着的问题,根据空气动力学原理设计了多种可加装于动车组走行部附近的扰流结构,并采用数值模拟的方法对原车和加装不同扰流结构之后的走行部气动流场进行对比分析。计算结果表明:加装优化后的防雪扰流装置可有效改善转向架区域的流场,扰流板的防冰雪效果与其形状和高度密切相关,改进方案最优参数下遮蔽效果良好,转向架部位进雪量减少,转向架空气阻力系数降至原车的52%。     

列车空簧区域防积雪结冰研究

从仿真分析、风洞试验和线路测试3方面入手,综合分析转向架加装前端导流装置和空簧局部导流防护装置对列车空簧部位积雪结冰的影响。研究发现,采用全局导流和局部导流防护组合优化方案后,转向架前端来流出现明显下压现象,转向架区域上部的气流流速减小,下部气流流速增加,一方面减少了夹杂着雪花的气流对转向架区域的直接冲击,另一方面使得下部与转向架结构无接触的气体迅速通过转向架,从而在整体上减少了转向架各关键部件的积雪;在空簧处气流漩涡明显减少,使得雪粒子不容易被带入空簧附近区域,转向架空簧区域积雪量减少近80%,只在连接部位的缝隙处有少部分积雪,对列车的平稳性和舒适性影响甚微,提升了列车在高寒多雪地区的适应性。     

车辆转向架前端加装弧形导流槽对转向架积雪结冰情况的影响

通过空气动力学仿真分析和风洞试验,研究车辆转向架前端加装弧形防风雪导流槽对车辆转向架积雪区域空气动力学性能的影响,以及对转向架区域积雪结冰情况的影响。研究发现:在车辆转向架前端安装弧形防风雪导流槽,可以减少气流对转向架区域的直接冲击;可增加底部气体流速,使夹带雪花颗粒的气流快速通过转向架区域;空气流经导流槽发生明显下扬,使原空气流线在进入转向架区域时发生的上扬现象消失;安装弧形导流槽对整个转向架区域的积雪情况有明显改善作用。     

基于离散相的高速动车组转向架区域积雪问题研究

为了研究高速动车组转向架区域的积雪结冰问题,针对简化的车体和转向架模型,采用三维非定常雷诺时均Realizable k-ε湍流模型(URANS),耦合离散相模型(DPM)流场仿真计算,模拟高速动车组转向架区域流场和雪粒子分布情况。研究结果表明:转向架底部高速气流携带雪花从转向架中部和后方向上折返进入转向架上方区域,并形成低速漩涡,雪花在狭窄处逐渐堆积;转向架底部各零部件迎风侧表面受到气流直接冲击,表面呈现较为明显的正压,在发热零件表面极易形成积雪积冰。另外,沿着列车运行方向,后3台拖车转向架比第1台拖车转向架表面的粒子黏附情况依次减少56.43%,95.42%,95.47%,第2台动车转向架比第1台动车转向架表面黏附粒子数减少51.74%。     

高速列车减阻技术试验研究

为改善高速列车空气动力学性能,减小列车阻力,采用风洞试验方法针对高速列车转向架区域、车端连接区域及车底排障器导流罩区域进行优化设计与方案对比,得出如下结论:转向架区域的空间越小,减阻效果越好,若增加底部导流板可减阻3.4%,增加外风挡可减阻1.9%;排障器导流罩距轨面高度越小、后端距离转向架空腔越近,减阻效果越好,可减阻2.1%。此研究结果可为高速列车气动结构优化设计提供依据,具有重要的现实意义。     

可变编组高速列车转向架气动阻力特征研究

基于空气动力学数值模拟方法,针对列车不同部位的转向架和转向架结构表面的气动阻力分布进行分析,对高速动车组列车整车气动效应进行数值仿真。研究结果表明:转向架流场区域在靠近来流端的上部会形成部分死水区,该区域流场与外部质量交换较小,转向架结构表面在来流方向上游会形成一个正压区,在下游方向的转向架结构表面会形成小范围的负压区。列车头车转向架气动阻力明显高于中间车和尾车,其中列车头车I位转向架受到的气动阻力最大,其次是头车II位端转向架,列车的中间车和尾车转向架阻力分布较为均匀,均为头车转向架阻力的60%左右。     

外置转向架包覆对高速列车气动阻力影响

转向架作为高速列车大面积裸露在外且外形复杂的运行部件受到列车底部气流的直接作用,区域气动外形结构对高速列车整车气动阻力具有重要影响。基于三维稳态SST k-ω双方程湍流模型,采用数值仿真方法研究了轴箱外置式转向架不同包覆方式对高速列车气动性能的影响。研究了转向架区域安装小裙板、半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板等5种方案下的高速列车气动性能,比较了不同方案下高速列车气动阻力的变化规律,阐明了高速转向架包覆方式对整车气动阻力、车底流动特性以及列车表面压力分布的影响。研究结果表明：随着转向架裙板包覆面积的增加,转向架腔后端板受到的气流冲击逐渐减弱,后端板上的正压分布降低,列车转向架区域周围的边界层厚度逐渐减小,转向架区域内的压力分布差异性逐渐减小,从而实现了列车整车气动阻力系数的降低。与小裙板模型相比,半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板模型的列车气动阻力系数分别降低了5.2%、8.65%、10.3%、11.1%。对于轴箱外置式转向架来说,全包裙板+大底板方案可有效改善转向架区域流场,降低整车气动阻力。研究得到的转向架包覆方式将为新一代高速列车气动...     

严寒地区高速铁路冰雪飞溅特性及防治研究

研究目的:冰雪飞溅是严寒地区高速铁路有砟轨道面临的重要问题之一,列车结构和道床断面形式都是其重要影响因素。本文基于k-ε Realizable湍流模型,采用滑移网格技术,建立CRH3型高速列车-有砟道床模型,对列车绕流特性和道床空气动力学特性进行研究,揭示冰雪飞溅机理,以期为优化道床断面和防治冰雪灾害提供理论基础。研究结论:(1)车头、车尾和转向架区域,风速和风压出现大幅度波动,冰雪飞溅几率较高;(2)道床中心风压较大,风速较高,冰雪块极易发生飞溅现象,道床表面风压由内向外递减,轨枕槽内易出现冰雪块移动和堆积;(3)列车速度是影响冰雪飞溅的关键因素,随着车速增加,风压值随之变大,列车速度在250 km/h以上时,车速每增加100 km/h,风压峰值增加约1倍,冰雪飞溅几率明显增加;(4)风压随着砟肩堆高的增大而增大,在列车速度为350 km/h条件下,砟肩堆高由0 mm到150 mm,负压峰值增幅达9.0%,因此在保证道床横向阻力基础上宜降低砟肩堆高;(5)本研究结论可为冰雪飞溅防治提供工程依据及指导作用。     

高速动车组传感器烧毁原因分析

为了解决CRH380BL动车组在运行过程中出现转向架齿轮箱温度传感器、轴端速度传感器以及轴温传感器等因高压击穿的故障,对高速动车组接地系统进行研究,建立简单动车组接地模型并分析原因,为此故障提供解决方案,同时为新造车型提供接地方案的依据。     

既有线新型提速客车转向架方案选型的研究

文章从既有线旅客列车提速必须解决列车的曲线通过性能和直线高速运行性能的矛盾出发,简要介绍了国内外径向转向架的发展状况。通过分析径向转向架的原理及其基本模式,结合2种自导向径向转向架方案,采用虚拟样机技术对其进行了动力学仿真分析。结果表明:2种转向架方案均能在具有良好的高速直线动力学性能的同时,提高曲线通过性能,降低轮轨磨耗。     

铁路风屏障的气动绕流及风吹雪特性研究

为进一步了解高寒地区铁路沿线针对西部强风设置的铁路风屏障,本文以空气动力学原理及气固两相流理论为基础,采用CFD数值模拟技术对铁路风屏障的气动绕流现象及风吹雪特性进行研究。分别考察不同透孔率条件下不同类型风屏障对线上车辆气动绕流特性的影响,并以透孔率30%轻型风屏障为代表研究不同风屏障高度、设置位置,不同来流风速及雪粒子粒径下的风屏障风吹雪特性。研究结果表明:透孔率30%轻型风屏障的设置对列车气动力改善效果最优;高度4.5m、距线路4m、透孔率30%轻型屏障引起的后方风吹雪灾害相对最小,来流风速及雪粒子粒径分别对线路附近区域积雪厚度有不同程度影响。     

日本研究提高既有线曲线通过速度的倾斜转向架

日本铁道综合研究所开发用于提高列车通过既有线曲线速度的新技术，如车体倾斜技术和操舵转向架技术。列车提速时由于受到制动距离的制约，通过曲线时减小速度的改变量，可以提高运行速度，同时改善舒适度、抑制轨道不平顺及轮轨磨耗对轨道和车辆的影响。在摆式车体与转向架间左右两侧安装空气弹簧，可使车体倾斜，由于限制了空气弹簧的压缩，车体最大倾斜角为2°。     

铁路客车加装改造集便装置方案

对于铁路客车加装集便装置进行了可行性分析,并针对25K和25G型铁路客车的YZ、YW、RW 3种车型及不同转向架情况提出改造加装方案,并讨论了结合厂级修理和赴车辆段改造的施工范围,同时计算提出了集便装置的使用时间.     

双源制电力调车机车转向架结构设计分析

双源制电力调车机车转向架悬挂系统可采用一系软二系硬方案或一系硬二系软方案。通过对这2种方案的动力学性能进行对比分析,并结合调车机车的运营工况,确定双源制调车机车转向架宜采用一系软二系硬的方案;同时就二系弹簧横向和纵向2种布置方式对转向架性能的影响进行了对比分析,由于二系簧横向布置对转向架性能有利,因此,确定双源制调车机车二系弹簧采用横向布置的方式;最后对各牵引装置在双源制调车机车转向架的适应性进行了分析,确定采用端部斜牵引杆的方式。     

轴箱内置和外置高速转向架的动力学性能对比

根据悬挂系统的结构形式,转向架分为轴箱内置转向架和轴箱外置转向架。相对于轴箱外置转向架,轴箱内置转向架结构紧凑、质量小,有利于降低轮轨磨耗和通过小半径曲线,具有良好的线路适应性。针对时速350 km/h货运动车组,考虑高铁线路和既有线路运行工况,通过动力学仿真软件SIMPACK计算车辆分别采用轴箱内置转向架和轴箱外置转向架的轮轨力和车轮磨耗,对比分析2种转向架的安全性、平稳性以及线路适应性。研究结果表明:在保证2种转向架具有相同蛇行运动稳定性即临界速度的前提下,与轴箱外置转向架相比,内置转向架的轮轨力降低20%以上,车轮磨耗量和踏面磨耗深度降低30%以上,充分体现了轴箱内置转向架的动力学性能优越性。     

引入干冰清洗装置改善车辆地板下设备的清扫作业

在检查转向架时,以往常采用吹风清扫等方式以清除转向架上附着的污垢及灰尘.而在吹风室内进行人工吹风清扫作业,工作环境较差.目前引入喷射干冰清扫装置从经济性能、安全、环保方面来看颇具优越性和实用性.本文介绍了引进该装置的经过、改善作业环境及经济效益等方面的成效,同时论述了新的清扫作业体制的构建.     

独立轮对轻轨车的曲线通过能力研究

针对独立轮对在轻轨车辆上的应用问题,研究了一种将行星差速器与下置车轴相结合的独立轮对结构,该结构可以提高独立轮对导向能力。通过对几种主流的轻轨车辆结构进行分析表明,合理的车辆结构型式可提高车辆的曲线通过性能,其中浮车型式的车体转向最为灵活,转向架可径向通过曲线,有利于减轻轮轨磨耗、降低噪声。同时对国内外低地板轻轨车辆的转向架型式研究发现,采用独立轮对转向架能轻易满足轻轨车辆的100%低地板率。仿真结果表明,采用主动控制方式的独立轮对,可以径向通过小半径曲线。     

后轮对独立回转新型转向架曲线通过性能的研究

后轮对独立回转新型无摇枕转向架的曲线导向性能主要取决于其前轴的一系纵向定位刚度,而后轴的一系纵向定位刚度对导向性影响较小。因此,为了同时保证其曲线导向性和直线稳定性,对转向架一系纵向刚度可采取前后轴非对称布置。建立具有14个自由度的非线性车辆模型和车辆通过曲线轨道时的运动方程,采用MATLAB语言编写计算程序,对4种非对称布置方案的转向架曲线导向性能进行仿真对比分析。仿真分析结果表明,当刚度以车辆中心对称布置时,若外侧轮对纵向刚度小,内侧轮对纵向刚度大,则前转向架性能基本保持不变,而后转向架曲线通过性能变差,但其摇头角比前后刚度较大的方案要好;当第一、第三轮对的纵向刚度较小和第二、第四轮对的刚度较大时,转向架曲线通过性能好,且又改善了其在直线上的横向稳定性,是较适合高速运行的转向架布置方案。     

库尔勒HX_N5型机车扫石器故障原因分析及改进

介绍了HXN5型机车在库尔勒机务段运用情况,以及转向架扫石器故障、原因分析和初步改进方案;针对初步改进方案进行了有限元仿真分析评估。在此基础上进行了几种不同扫石器结构实车线路对比试验。试验结果表明,经过两次结构优化,扫石器动应力累计降低了10%~40%,扫石器振动加速度降低了50%~58%,说明结构改进对提高扫石器的抗振能力取得了显著的效果。旋轮前后的试验数据表明,转向架垂向振动加速度减少了50%~70%,扫石器动应力减小了5%~10%,说明车轮踏面状态对转向架振动和扫石器可靠性有显著的影响。最后介绍了库尔勒HXN5型机车扫石器最终整改方案及实施效果。     

装用CW—200型转向架的25K型客车加装架车提吊装置方案

对装用CW—200型转向架的25K型空调客车的车下走线管路、底架钢结构上焊接吊梁、转向架构架上焊接起吊座进行了改造。通过吊梁和起吊座上的销孔,用圆销、钢丝绳和开口销将转向架构架与车体钢结构相连,架起车体钢结构的同时连同转向架构架一同吊起,解决了轮对检修只有在地沟台位才可以进行且拆卸施工量大的问题。