人类仿真技术在铁路系统中的应用

摘要：对应用于铁路人机工程学的人类仿真方法进行了总结,即一种仿真器是采用虚拟现实技术来模拟环境,例如驾驶仿真器、乘坐舒适度仿真器、铁路车站仿真器等。另一类仿真器则采用计算机仿真技术来评价列车司机工作时承受的精神负担、列车碰撞引起的旅客运动方式及损伤等。     

侧向风作用下车桥系统气动性能及风屏障的影响研究

采用计算流体力学软件建立桥梁单体、车辆单体以及车桥组合体模型,湍流模型取标准κ-ε模型,计算各模型在不同风攻角时侧向风作用下的气动力系数.考虑风屏障对车辆、桥梁气动性能影响,建立风屏障、桥梁与车辆组合体模型,分析风屏障不同开孔率时车辆、桥梁气动力系数变化规律.结果表明:车辆位于桥上时,桥梁阻力和车辆侧力会增大;桥上车辆侧滚力矩系数明显大于车辆单独存在的情况,且车辆位于桥上迎风侧大于背风侧的情况;安装风屏障后,桥梁阻力和力矩系数随开孔率增大而降低,车辆侧力系数和力矩系数随开孔率增大而增大;为保证风屏障有效性,风屏障开孔率应小于40％.     

活塞风作用下地铁车站站厅火灾烟气流动特性的数值模拟研究

以开敞式地铁车站为例,将列车、隧道、站厅层和站台层均简化为长方体并建立车站三维模型;利用流体动力学软件Fluent,采用压力基求解器和SIMPLIC算法,研究活塞风作用下站厅火灾的烟气流动特性,并分析增设迂回风道和竖井对于削弱活塞风影响的效果.结果表明:站厅层空气流场结构在活塞风的作用下将会发生复杂的变化;站厅火灾发生后,在机械排烟、热浮力以及活塞风的共同作用下,站厅烟气分层现象遭到破坏;各楼梯口处气流速率变化剧烈,气流方向多次改变,并导致站厅层烟气被吸入站台层;增设迂回风道和竖井能够有效地削弱活塞风对起火站厅层烟气分层现象的破坏,延缓烟气侵入站台层的时间,减少侵入站台层的烟气量.     

30t及以上轴重货车动力性能仿真研究

随着我国铁路货运量的迅速增加,重载运输己成为我国铁路运输的主要发展方向.为了适应我国25t以上轴重重载货车运输的发展,首先建立了25 t轴重重载货车动力仿真模型,在此基础上对30 t和35 t轴重条件下车辆模型的关键参数等进行了动力学分析,优化了30 t和35 t轴重货车模型的参数取值.利用所确定货车模型参数,建立30 t和35 t轴重重载货车-轨道动力仿真模型,计算分析车辆-轨道各项动力响应,相应指标符合规范中优良等级要求.通过不同速度下的动力学响应分析,对30 t和35 t轴重重载铁路的运行速度进行初步探究,建议我国30 t和35 t轴重货车适宜的运行速度为100 km/h.     

基于Matlab的级联型高压变频器VF控制仿真平台研究

以级联型高压变频器(CAS-HVI)系统拓扑结构及功率单元结构为对象,通过Simulink构建功率单元组、移相变压器系统以及基于载波移相SPWM(CPS-SPWM)调制原理的PWM发生器子系统,形成基于VVVF控制的CAS-HVI仿真平台。利用该平台分别对突加减负载时功率单元的输入电流、母线电压、母线电流、输出电流的变化进行定性分析,并对相间短路极端故障情况下的功率单元状态进行定性分析。该仿真平台不但能提高CAS-HVI系统的开发安全性以及开发效率,有效降低开发成本,同时也展示了仿真的高效性及便利性。     

铁道车辆侧风倾覆安全性研究

通过理论分析,提出了基于风速、风向角、线路服役条件,车速、车辆参数的车辆侧风倾覆安全性计算方法,为车辆侧风倾覆安全性的计算提供参考。     

应用于城轨车辆的盘形磁流变制动器设计

对运用于城轨车辆的盘形磁流变制动器进行了研究。通过介绍磁流变液的流变特性,以及分析磁流变制动器的制动原理,推导了盘形磁流变制动器的制动力矩计算公式。针对在城轨车辆的运用设计了一种磁流变制动器。在Matlab/Simulink和ANSYS软件环境下对磁流变制动器的制动特性进行了仿真分析。结果表明该磁流变制动器满足城轨车辆制动性能的要求。     

大风低温高对流区超高墩0号梁段施工托架设计

针对大沙沟特大桥处于大风区、低温高对流区施工条件下对超高墩(高达106 m)0号梁段施工托架的设计进行研究分析,确保大沙沟特大桥在复杂施工条件下托架施工的安全性及解决0号梁段施工质量等诸项技术难题。     

宁波南站深基坑承压水抽水试验及数值分析

为降低深基坑工程设计与施工风险,对现场实际水文地质情况进行抽水试验,取得准确水文地质参数(承压含水层),建立深基坑降水三维渗流与沉降的数学模型,利用抽水试验期间监测数据对水文地质计算参数进行反演,进而对降水运行期间引起的渗流与地面沉降进行趋势预测。该抽水试验指导进行了基坑突涌性评价和实际工况运行控制,为降水运行提供依据,对类似工程的设计、施工及风险控制具有借鉴意义。     

光爆层厚度对光面爆破效果影响的数值分析

采用动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA,在周边眼间距E为500 mm时,对不同光爆层厚度W下泥质灰岩中爆炸应力波的传播规律进行数值模拟研究,得到不同光爆层厚度下岩石单元应力、节点振动速度的衰减规律以及与光爆层厚度的关系,分析光爆层厚度对光面爆破效果的影响.研究表明:当W≤400 mm时,巷道围岩受到的扰动强烈,在围岩远区容易产生裂隙,在近区出现超挖现象;当W=700 mm时,因应力波在相邻炮孔间不能有效迭加而无法形成贯通裂缝,由此导致光爆效果不佳而出现欠挖现象.根据本文的研究结果,在巷道爆破掘进中,当周边眼间距为500 mm时,光爆层厚度宜取W=500～600 mm,而炮眼密集度系数为0.8～1.0较合适.