高速动车组铝合金车体性能的深入研究

依据BS EN12663-1(2010)、BS EN1999-1-1 (2007)、TB/T1335-96以及“200 km/h及以上速度级铁道车辆强度设计及试验鉴定暂行规定”,归纳总结了高速动车组铝合金车体结构设计的基本要求.借助有限元分析仿真技术与物理样车试验相结合的方法,研究了我国自主研发的高速动车组车体结构刚度、强度、振动品质以及典型横断面形状与截面物理特性的变化关系,为高速动车组铝合金车体详细设计提供理论依据.     

纵向冲击下高速列车车体承载极限数值模拟

进行了高速列车车体6005A-T6、6082A-T6铝合金的静态拉伸和动态压缩试验,识别了0.001~2 500 s^-1应变率范围内2种铝合金的材料应变率效应,建立了对应的Johnson-Cook本构模型;构建了高速列车典型车辆的显式动力分析模型,完成了刚性墙冲击车体过程仿真,研究了车钩稳态载荷、冲击速度、加载方式对车体承载极限的影响;分析了高速列车一号车和二号车车体在冲击载荷下的变形演化,通过应力变化临界点确定了车体的承载极限,并对列车在更高能量配置模式下的车体承载性能进行了验证。研究结果表明：在0.001~2 500 s^-1应变率范围内,6005A-T6和6082A-T6铝合金应变率敏感系数分别为2.9×10^-3和8.5×10^-3,应变率效应不明显;纵向动态冲击载荷下,应变率强化对铝合金车体结构承载力影响不明显,惯性效应是其承载能力高于静态极限的主要原因;纵向冲击载荷从车钩位置传递时,一号车和二号车车体的动态承载力水平显著高于车体许用静态压缩载荷;冲击载荷下的车体结构承载力可为高速列车碰撞各界面能量分布问题中吸能元件平台力取值提供上界;可适当考虑提高车体许用压缩载荷以扩大列车端部吸能部件力学参数设计域,以满足更苛刻需求下的列车被动安全性能。     

高速动车组弹性车体和设备耦合振动特性

为研究车体和车下设备之间的耦合振动关系,建立了高速动车组的车辆刚柔耦合系统动力学模型;考虑车体弹性模态振动,采用扫频激励法,仿真分析设备质量、刚度、阻尼和安装位置对系统振动的影响;研究了不同参数相互作用下的振动特性.研究结果表明:与设备采用固接方式相比,弹性联接可显著降低车体弹性振动,设备质量越大且越靠近车体中部安装,对抑制弹性振动效用越显著;设备质量小于1.0 t或者距离车体中心6 m以上时,降低弹性振动的效果较小,阻尼比为5%~30%时,效果较好.利用机车车辆滚动振动试验台进行设备悬挂振动特性测试,表明设备采用弹性联接可显著改善高速动车组的乘坐平稳性,运行速度等级越高,效果越显著,最大可改善约15%.      

基于动车组车体结构改进的低阶模态分析

车体前三阶模态特别是一阶垂向弯曲模态是车体设计中需要控制的一个重要参数.车体结构的改进设计,必然会使引起车体的振动模态数改变.因此分析出车体各大部件的结构变化对于车体低阶模态的影响因素及其规律,为车体创新性设计提供了一个可参考的设计原则.     

高速动车组车体侧墙装配偏差应用研究

针对高速列车侧墙零件的特点,提出了高速列车侧墙柔性件的装配偏差模型,以定量描述其输入偏差和输出质量的数学关系.在不同零件偏差或工艺定位方式等输入条件下,利用上述模型对装配总成的尺寸质量进行虚拟分析与预测,结合工程经验研究装配偏差是否接受的问题,为高速动车组车体大部件的制造质量改进提供理论支撑.     

城际动车组铝合金车体结构设计与性能

根据城际动车组的运用特点,以CRH3A型城际动车组车体结构为例,在最大程度上满足车体的高强度及轻量化的要求及标准下,从车体材料的选择、车体断面设计、车体结构设计、计算分析验证及试验对比等方面进行研究,提出了城际动车组车体结构的设计思路和方法.     

动车组车体快速设计系统研究与优化

对动车组车体快速设计系统的模型参数化、程序设计及实现进行研究.采用基于骨架自顶向下、模块化、参数化及Pro/Program的设计方法创建车体参数化模型,借助Pro/Toolkit二次开发工具及Visual Studio开发环境,完成车体快速设计系统的开发和系统优化.指出系统程序优化的重点主要在于车窗车门部分快速设计的程序实现,并提出基于代码调整和算法结构两个层级的优化策略,代码调整方法通过调用自定义函数的方法来优化车窗车门程序,算法结构方法从程序逻辑结构的角度对车门程序进行了优化.最后对比分析了两种方法的优缺点,确定在动车组车体快速设计系统程序设计过程中采用函数调用的方法更加合适.     

牵引拉杆纵向刚度对高速客车车体弹性振动的影响

为了降低车体的弹性振动, 分析了激发车体垂向弹性振动的振动传递路径, 建立了某型高速客车车体有限元模型。利用多体动力学软件SIMPACK的接口模块FEMBS建立了铁道客车刚柔耦合系统动力学模型, 研究了牵引拉杆纵向刚度对车体弹性振动的影响。考虑了牵引拉杆最基本的牵引和制动功能, 使用变刚度牵引拉杆来抑制车体的弹性振动。仿真结果表明: 牵引拉杆纵向刚度不会改变车体刚体振动, 仅对车体弹性振动有影响; 高速客车的车轮偏心导致车体产生严重的弹性振动, 一般发生在车辆低速运行情况下; 使用变刚度牵引拉杆可以在保证牵引和制动功能的情况下明显降低车体垂向弹性振动与纵向振动, 不影响车体横向振动。     

高速旅客列车车体承载结构形式及材质初探

对我国高速旅客列车车体承载结构所用材质和结构形式进行了分析比较，认为铝合金是其车体结构的首选材料，同时还提出了我国研制高速列车客车车体需要解决的一些技术难题。     

基于CTCS3级的高速铁路通过能力分析

针对GSM-R（GSM for railway）通信中断给高速铁路运输组织带来的问题,分3种影响模式,利用扣除系数法及直接计算法来分析列车通过能力,得出GSM-R通信中断对列车运行速度和运输组织造成一定的影响,GSM-R通信中断的时间（一定时间）测算列车通过能力的明显下降区域及下限值,说明高速铁路运输组织往往不是按照最佳运输方案进行的结论.     

客运专线客运站通过能力仿真研究

现行的既有线客运站通过能力计算方法不能直接用于客运专线客运站通过能力计算．为使计算的通过能力能准确反映客运专线客运站作业实际，结合客运专线客运站的特点，建立了仿真算法流程，对到发线和咽喉通过能力共同仿真研究．     

基于规格运行图的铁路通过能力探讨

近年来,铁路运输企业为了实现跨越式发展,不断更新铁路设备,运输组织模式也相应地发生了很大变化．在以客运为主或者全部为客运需求的提速线路上采用以货物列车为基础的既有通过能力计算方法显然是不合理的．鉴于此,本文提出一种基于规格运行图的通过能力计算方法以供探讨,此方法以列车速度组合为核心,并以遂成线为例进行计算分析．     

高速列车优化外形的数值分析

本文利用作者博士研究生期间提出的三维钝体湍流绕流数值计算方法和计算程序，在国内首次对高速列车头型及车体横截面优化进行数值模拟研究，了解流线型头型各几何参数与形阻关系以及横截面各几何参数对横风下列车稳定性、安全性的影响。为京沪线高速列车推荐出综合考虑气动阻力、压力波特性的最佳头型，计算结果与西南交通大学ＸＮＪＤ－１风洞试验结果吻合很好。     

高速磁浮列车对轨道的动力作用及其与轮轨高速铁路的比较

研究了现有文献关于高速列车动力学方面的论述, 就高速磁浮列车对轨道的动力作用及其与轮轨高速铁路的比较展开讨论。得到的主要结论是: 地面高速轨道交通应以300 km/h左右的轮轨高速铁路为主体; 在需要400~ 600 km/h超高速的特定条件下, 也可以采用磁浮高速列车, 作为一种补充。因此, 一方面要积极修建上海浦东机场高速磁浮试验线, 一方面要尽早启动京沪轮轨高速铁路的建设。     

智能铁路系统行车制理论及通过能力的研究

智能铁路系统属智能运输系统(Intelligent Transportation System)有轨交通研究的范 畴,是运输科学研究的前沿与热点.论文在吸收国内外该领城研究成果的基础上,充分考虑到我国铁路运输组织模式的特点,对智能铁路系统列车速度联控行车制理论及线路通过能力问题进行了较为系统深人的开创性研究,研究成果对我国智能铁路系统的开发有重要的参考价值与现实意义.     

高速列车作用在跨线天桥上风压力的数值模拟

列车风载是临近高速铁路建筑物设计和确定相关建筑限界必须考虑的重要问题,采用三维不可压缩势流模型和而元法,对高速列车通过时作用在跨线天桥表面上的气压动力进行了数值计算,结果表明,高速列车通过时一天桥表面受空气压力波的作用,压力系数的波动范围为－０．１３５～０．０９５,文中分析了跨线天桥上压力的分布的基本特征。     

单线提速区段通过能力和旅行速度的研究

为了提供在铁路单线区段开行快速列车的理论依据，通过分析单线提速区段开行快速列车对通过能力的影响，建立了单线区段快速列车扣除系数的计算模型，提出了单线区段快速列车扣除系数随速度提高呈减小趋势的重要结论；并通过单线区段快速列车会车和越行次数的关系分析，提出了快速列车开行数量和开行速度对单线区段货物列车旅行速度影响的一般性结论。     

单线铁路平行运行图区间通过能力的整数规划法

本文通过分析，建立了单线铁路成对非追踪平行运行图区间通过能力的整数规划模型，分析了模型的基本性质，提出了模型的解法。     

单线铁路平行运行图通过能力的遗传算法

在分析单线铁路成对非追踪平行运行图区间通过能力整数规划模型的基础上提出了该模型的遗传算法,经经验,用该算法解决单线铁路平行运行图的区间通过能力计算问题行之有效的。