冰击荷载作用下高速车辆-轨道-桥梁系统耦合振动分析

为了探明流冰撞击桥墩对高速车辆-轨道-桥梁耦合系统动力学行为的影响,采用精细化有限元模型模拟了流冰撞击桥墩的过程,计算获得了不同冰排特性下流冰撞击力时程曲线,基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论,以流冰荷载作为外激励,建立了高速车辆-轨道-桥梁-冰击动力学分析模型.以5跨32 m简支梁为例,通过研究不同冰击荷载作用下桥...     

考虑前后多车的网联自动驾驶车辆混流跟驰模型

随着中国新基建战略的提出及自动驾驶和网联通信技术的不断发展,网联自动驾驶车辆(CAV)、自动驾驶车辆(AV)和常规人驾车辆混行的交通流将在未来长时间存在.建立适用于网联自动驾驶车辆、自动驾驶车辆和常规人驾车辆3种类型车辆的混流跟驰模型,考虑多前后车车头间距、多前车速度差、加速度差、与主体车辆的相对距离等因素,并进行典型...     

电动汽车真空助力制动系统仿真研究

对电动汽车真空助力系统进行建模仿真,分析了踏板行程与真空度消耗关系、不同真空度条件下助力器的输出性能关系、真空泵响应是否满足助力器等问题,仿真结果显示,助力器输出力与踏板输入力相协调,符合制动要求.真空泵抽速、启停真空度、罐体大小与真空助力器的需求搭配合理.制动主缸液压压力满足制动强度需求.在连续制动时,真空罐内真空度...     

分层圆弧峡谷SV波地震差动模拟理论与桥梁破坏模式

为了探究局部地形及场地分层因素对地下多点地震动的影响,建立了分层圆弧峡谷模型,并进行了目标场地多点地震动模拟程序的开发和验证。在此基础上,对一跨越该场地的刚构桥进行了考虑多点激励作用下的地震反应分析。具体内容包括：首先,在推导得到SV波入射层状圆弧峡谷地震反应频域解基础上,依据规范谱确定矩阵的峡谷各位置自谱（绝对值）,联合自谱和峡谷相干函数得到互谱,进而与自谱共同构造出功率谱矩阵。由此同时体现了峡谷局部场地三大典型物理效应：散射、相干和分层效应,奠定了SV波入射下层状峡谷多点地震动模拟的基础,填补了由于竖向边界条件难以满足而大多受限于SH波入射理论解研究的空白。其次,基于上述结果,编制代码和可视化开发,实现理论方法程序化,并验证其可行性和可靠性。最后,为研究SV波输入下分层和峡谷效应多点激励对结构的影响,针对一峡谷桥梁进行模型建立、修正、多点地震反应计算以及分析比较。结果表明：①分层效应对结构反应影响明显,传统均匀介质的假定所带来的影响不容忽视;②采用传统适用于平整场地多点地震动作为激励,会导致与峡谷地形多点地震反应差别明显,且会低估结构反应;③SV波斜入射多点激励下所产生地震动的空间变异性,会使得地震反应计算结果幅值出现明显增大现象。该理论方法、程序开发可供类似工程场地分析参考。     

细水雾与排烟系统共同作用下地铁车站火灾烟气蔓延规律

为研究岛式地铁车站内列车发生火灾时,站台细水雾与排烟系统对烟气蔓延的控制效果,依托西安地铁4号线岛式地铁车站,采用FDS软件建立1：1的数值仿真模型,选择大涡模拟,研究站内列车火灾规模为5 MW时,站台细水雾与排烟系统共同作用下,火灾烟气蔓延速度、能见度与温度场的分布特征,分析了细水雾与排烟系统对烟气蔓延特性的影响规律;并通过缩尺模型试验,验证了数值模拟方法研究细水雾控制地铁火灾烟气蔓延的可靠性。研究结果表明：车门间隔开启时,烟气先向列车两侧蔓延,150 s时扩散至整个车厢并向站台层蔓延,当开启站台细水雾时,烟气温度明显下降,且随着细水雾粒径的减小与流量的增大,烟层降温效果增强;当水雾粒径为100 μm,流量为8 L·min^-1时,距离站台中线3 m处断面平均温度为36.19℃,较未开启细水雾时温升降幅可达62.91%;同时细水雾使得烟层蔓延速度减小,在开启细水雾系统后200 s内2^#楼梯口平均空气质量流速下降39.72%;当开启排烟系统时,可使列车内温度场纵向分布最大值向火源下游移动,加快站台层及列车内对流换热效率,使细水雾的气相冷却作用得到加强,二者同时作用时降温阻烟效果最佳。     

Vehicle lift-off modelling and a new rollover detection criterion

The modelling and development of a general criterion for the prediction of rollover threshold is the main purpose of this work. Vehicle dynamics models after the wheels lift-off and when the vehicle moves on the two wheels are derived and the governing equations are used to develop the rollover threshold. These models include the properties of the suspension and steering systems. In order to study the stability of motion, the steady-state solutions of the equations of motion are carried out. Based on the stability analyses, a new relation is obtained for the rollover threshold in terms of measurable response parameters. The presented criterion predicts the best time for the prevention of the vehicle rollover by applying a correcting moment. It is shown that the introduced threshold of vehicle rollover is a proper state of vehicle motion that is best for stabilising the vehicle with a low energy requirement.     

立交隧道相互作用三维数值模拟与实测对比研究

以温福铁路琯头岭隧道下穿同三高速公路隧道为例,研究新建下穿隧道与既有隧道工程之间相互影响的问题。采用ANSYS有限元软件,模拟上覆公路隧道和下穿铁路隧道的位移和应力变化情况,并与现场监控量测结果对比,得到以下结果:下穿隧道拱顶沉降量较小,水平收敛值较大,下穿隧道立交段拱腰和边墙是需要重点支护的对象;上覆隧道在立交段下沉值变大,变化幅度为仰拱边墙拱腰拱顶,隧道中部和下部水平收敛值变化较大;受下穿隧道开挖影响,立交隧道上覆地层受力产生不均匀变化,造成扭矩存在,地面水平位移整体呈现"8"字形,立交隧道的建设对地层产生了较大的转动扰动。     

水中悬浮隧道交通荷载模拟方法研究

为研究水中悬浮隧道交通荷载的合理模拟方法以及交通荷载对隧道结构的影响,借鉴铁路、公路交通荷载的模拟方法,综合考虑车辆轮载、路面不平度、行车速度以及外部激励荷载等影响因素的共同作用,提出水中悬浮隧道交通荷载的模拟表达式。通过数值模拟计算,分析悬浮隧道交通荷载的变化特征,并研究不同交通荷载模拟方法对悬浮隧道结构振动位移响应的影响。结果表明:文章提出的交通荷载模拟方法计算结果符合移动振动荷载的波动性和周期性特征。在对结构振动位移响应影响方面,固定均布荷载相当于静载,移动集中荷载和移动振动荷载时的位移变化幅值相对固定均布荷载时的大且影响相似,但移动振动荷载时的振幅稍大,体现了交通荷载中动荷载部分对结构振动位移响应的影响,更适合用来模拟悬浮隧道中的交通荷载。     

城市地下道路分(合)流匝道通风阻力特性

为分析多点进出结构的城市地下道路空气流动特性,以长沙市营盘路湘江隧道为原型,通过现场实测、缩尺模型试验以及CFD软件数值模拟方法,对分(合)匝道通风阻力特性进行了研究,考察了雷诺数、风量比、分岔角度对分(合)流匝道阻力特性的影响规律。研究结果表明:1)主隧道与匝道风量比、主隧道与匝道夹角是影响分(合)流匝道局部阻力系数的关键因素;2)城市地下道路分(合)流匝道局部阻力变化特性,不宜简单套用通风管道的三通构件的参数;3)结合最小二乘法和Matlab软件对计算结果进行多因素回归分析,给出了基于长沙营盘路湘江隧道的分(合)流匝道主隧道和匝道的局部阻力系数关联式。研究结果可为复杂结构城市地下道路通风系统阻力特性分析及通风工程优化设计提供方法参考。     

Modelling,simulation and applications of longitudinal train dynamics

ABSTRACT

Significant developments in longitudinal train simulation and an overview of the approaches to train models and modelling vehicle force inputs are firstly presented. The most important modelling task, that of the wagon connection, consisting of energy absorption devices such as draft gears and buffers, draw gear stiffness, coupler slack and structural stiffness is then presented. Detailed attention is given to the modelling approaches for friction wedge damped and polymer draft gears. A significant issue in longitudinal train dynamics is the modelling and calculation of the input forces – the co-dimensional problem. The need to push traction performances higher has led to research and improvement in the accuracy of traction modelling which is discussed. A co-simulation method that combines longitudinal train simulation, locomotive traction control and locomotive vehicle dynamics is presented. The modelling of other forces, braking propulsion resistance, curve drag and grade forces are also discussed. As extensions to conventional longitudinal train dynamics, lateral forces and coupler impacts are examined in regards to interaction with wagon lateral and vertical dynamics. Various applications of longitudinal train dynamics are then presented. As an alternative to the tradition single wagon mass approach to longitudinal train dynamics, an example incorporating fully detailed wagon dynamics is presented for a crash analysis problem. Further applications of starting traction, air braking, distributed power, energy analysis and tippler operation are also presented.