高速列车轮轨参数对车轮踏面磨耗的影响

建立了高速列车多体动力学仿真模型和车轮踏面磨耗计算模型, 通过动力学模拟计算了轮轨接触关系和接触力, 用FASTSIM重新计算轮轨接触斑内的滑动速度、轮轨切向力和摩擦功率的分布, 采用基于摩擦功的轮轨磨耗模型计算了车轮滚过一圈时踏面上一个接触斑的磨耗质量, 再通过累积得到运行一定距离后的踏面磨耗深度。采用数值仿真方法研究了不同车轮踏面外形、轮对内侧距、轨底坡和车速对踏面磨耗深度和磨耗分布的影响。计算结果表明: LMA和S1002踏面的磨耗分布比较均匀, LM踏面的磨耗深度最大, LM和XP55踏面的磨耗区域更靠近轮缘; 在LMA踏面标准轮轨匹配参数下, 轮对内侧距增加会增加磨耗, 磨耗深度随着轨底坡减小而增大; 高速列车车轮踏面磨耗与等效锥度密切相关, 较小的等效锥度会减小磨耗, 但等效锥度的选择需要兼顾动力学性能的其他方面。     

高速列车侧风安全域计算方法

使用参数传递、求解控制以及动态网格技术, 建立了侧风流体动力学模型和高速列车多体动力学模型, 通过对列车外流场和系统响应进行协同仿真, 获得不同侧风环境下列车的稳定姿态和气动载荷, 研究了列车运行的安全性指标, 分析了不同侧风环境下列车安全运行的临界速度, 确定了列车的侧风作用安全域。计算结果表明: 随着列车运行速度和侧风强度的增大, 轮重减载率、脱轨系数和轮轴横向力依次出现超限现象; 当列车运行速度小于300 km·h^-1时, 列车头车所有轮对均逆风向偏移; 当列车运行速度为300 km·h^-1且侧风风速为30 m·s^-1以及列车运行速度为350 km·h^-1且侧风风速不小于25 m·s^-1时, 一、二位轮对顺风偏移, 三、四位轮对逆风偏移; 列车运行速度越高, 抵抗侧风能力越低, 且列车临界速度对侧风强度的敏感性增大。     

铁路客运站旅客最高聚集人数计算模型

考虑了旅客出行习惯和列车晚点, 建立了铁路客运站旅客最高聚集人数计算模型。在模型中, 在出行时, 乘坐6:00~9:00出发列车的旅客一般在列车出发前5~60 min到达客运站, 乘坐21:00以后出发列车的旅客一般在19:00~21:00达到客运站; 在晚点调整时等级越高的列车具有越高的优先权, 晚点时间与运行时间成正比。计算结果表明: 考虑出行习惯后, 计算的旅客高峰时段与实际调查结果相符, 考虑列车晚点后, 旅客最高聚集人数超出未晚点时的50%, 因此, 建议客运站的最高聚集人数设计系数为1.3~1.8, 并按行车密度从小到大取值。     

高速列车司机室内气动噪声预测

为了降低司机室内的噪声, 采用大涡模拟法计算了高速列车车头曲面的脉动压力, 将脉动压力作为头车司机室有限元分析的激励载荷, 通过谐响应分析求得司机室壁板的振动速度, 将振动速度作为司机室声场边界元模型的激励条件, 求出了司机室内的气动噪声在不同频率点的声压分布。计算结果表明: 司机室内的声压级在52.3~58.8dB (A) 之间变化, 声压级较大点位于司机室前窗玻璃向车顶过渡处及纵向中截面型线附近, 且在50~315Hz之间, 声压幅值较大; 司机室内的气动噪声主要是低频噪声, 对纵向中截面型线采取更平滑的过渡形式, 可降低司机室内的气动噪声。     

机车编组方式对列车再充气特性的影响

为量化机车编组方式对重载列车再充气特性的影响, 结合神华铁路万吨重载列车纵向动力学试验结果, 对万吨重载列车再充气特性进行分析, 并利用基于气体流动理论的空气制动系统仿真方法, 建立列车空气制动系统模型, 通过试验对比验证仿真系统的准确性, 对不同机车编组、多机车不同滞后时间和不同减压量的再充气过程进行仿真。计算结果表明: 列车头部机车数目增加对首车再充气特性影响较小, 2种编组列车的副风缸压强差值小于15kPa; 单编列车充风时间是3辆机车编组充风时间的2.4倍; 当机车集中于列车前部时, 充风时间缩短量与机车数目增加量非正比关系, 即3辆机车集中编组的充风时间不是单编列车充风时间的3/10;机车数目对于充风时间的影响完全取决于编组方式, 分散编组减压50kPa的充风时间较集中编组节省37%~75%, 机车集中编组减压110kPa的充风时间是分散编组的1.5~3.5倍, 分散编组常用全制动的充风时间为机车集中编组的30%~63%;从控机车滞后时间对充风时间影响较小, 充风时间增长量与滞后时间相近; 得到4种机车编组方式不同减压量的充风时间的二次拟合函数, 随着减压量的增加, 4种机车编组的充风时间增长缓慢。     

基于粒子群算法的城轨列车节能驾驶优化模型

为了降低城市轨道交通中列车在站间运行的能耗, 研究了列车的站间节能驾驶策略, 在考虑线路限速和坡度的情况下, 建立了时间约束下的列车节能优化模型, 采用粒子群算法优化目标速度序列得出了列车节能驾驶策略。节能驾驶优化方法通过2个阶段来实现, 第1阶段在站间运行时间不变的情况下, 采用粒子群算法优化了列车在站间的节能驾驶策略, 得到了运行时间和能耗的关系, 第2阶段在多站间总运行时间不变的前提下, 将运行时间进行重新分配, 得到了列车在全线运行的节能驾驶策略。以北京地铁亦庄线实际线路数据和车辆参数为基础, 对优化方法进行仿真验证。仿真结果表明: 经过第1阶段的优化, 列车在万源街-荣京东街的单站间运行能耗降低了6.15%, 经过第2阶段的优化, 列车在多站间总运行能耗降低了14.77%。可见, 优化模型可以有效降低列车的运行能耗, 为列车时刻表的编制提供依据。     

铁路网络列车运行调整的优化模型 及其分支定价算法

研究了铁路网络中列车可变更运行线路下的列车运行调整问题,目标是使得所有 列车偏离终到时间之和最小化.首先引入流平衡约束建立基于列车到发时刻的网络流模型,采 用商业软件GUROBI求解.同时构建了基于列车时空路径的整数规划模型,并给出了分支定 价算法,采用伪费用分支和最佳优先搜索策略加快算法的收敛.最后设计算例进行验证,通过 与GUROBI对比说明本文算法是有效的.当列车数为20 列时,求解时间减少91.6%,得到的最 终可行解距离最优解的间隔为9.72%.验证了本文分支策略较最为分数分支策略更优,列车运 行调整可变更线路相比于只能按原始线路行驶平均可降低目标函数值37.4%.     

大城市客运铁路枢纽客流分配模型

不同时段内,不同区位的旅客会根据不同的接驳方式及城际列车班次进行城际出 行.只根据城际间的出行成本无法准确地刻画旅客的出行.在已知不同时段内城市间各分区 OD客流、城际列车时刻表和铁路枢纽布局的前提下,构建城市内接驳交通网络;利用多项 Logit 模型,建立各个交通分区到铁路车站的接驳子模型;进而利用列车时刻表得到城际出行 成本,并考虑列车拥挤造成的成本增加,根据总成本最小原则及接驳子模型,构建分时段的铁 路枢纽客流分配模型.通过改进的MSA算法进行求解,得到各时段内各交通分区到铁路车站、 以及铁路车站之间的客流量.最后通过算例,对方法的可行性及有效性进行了验证.     

高速磁浮列车车体国产化

分析了由德国进口的上海磁浮列车车体结构静力学性能, 结合中国铝合金挤压型材的生产工艺水平, 提出了大型整体铝合金挤压型材拼装的磁浮列车车体设计方案。根据磁浮列车空气动力性能研究结果, 参照轮轨系统列车车体结构设计规范, 分析了作用于高速磁浮列车车体结构上的八种载荷组合工况。对两种车体结构静力分析结果的比较表明车体应力与振动频率均满足规范要求, 车体实现国产化是可行的。