流线型列车头部设计制造一体化方法

为了确保流线型列车头部结构与外形一致, 分析了流线型头部外形与结构特点, 在Auto-CAD的ARX、Ⅰ-deas的OpenⅠ-deas平台上, 提出了流线型列车头部外形与结构设计制造一体化方法。它包含三个模块: 一是应用非均匀有理B样条(NURBS)曲线曲面造型原理进行外形设计; 二是应用NURBS曲面的求交理论和三维几何造型技术进行结构设计; 三是采用NURBS曲线的线段拟合理论编制结构平面曲梁数控加工模块。实验表明该方法能按照人们的意志自由、快速地设计复杂的流线型列车头部外形, 自动生成以平面曲梁构成的网格状头部结构, 并针对不同的数控切割设备, 生成相应的平面板梁数控加工文件; 将过去传统的由设计、工艺、加工等多部门协作耗时的工作, 集中由计算机自动完成, 实现了列车头部设计制造一体化的重大变革。     

跑道容量的概率模型及容量曲线

跑道容量通常可用跑道容量曲线来表示, 它表示了起飞着陆容量间的相互制约关系。从管制员的工作角度出发, 以ASAC容量模型为基础建立了跑道容量的概率模型及其C语言实现, 以实际机场统计数据, 对单跑道容量曲线进行了计算和分析。模型计入了管制规则、进近(起飞) 速度、位置不确定性、风速、跑道占用时间、机型组合等随机变量的影响     

重载轨道曲线几何参数对轮轨耦合动力特性的影响

基于车辆-轨道耦合动力学理论,根据中国最近研制的27 t轴重侧架交叉支撑转向架及C_80E型通用敞车的实际结构和重载铁路曲线轨道结构特点及其技术规范要求,建立了曲线轨道的重载铁路货车-轨道耦合动力学模型;基于新型快速数值积分方法、Hertz非线性弹性接触理论和Shen-Hedrick-Elkins非线性轮轨蠕滑理论,应用计算机仿真计算了不同工况下重载货车曲线通过时的轮轨耦合动力特性,分析了曲线半径、缓和曲线长度和外轨超高等曲线几何参数对重载货车轮轨动力作用的影响。分析结果表明：曲线半径在400~800 m范围内变化时对轮轨动力影响极为明显,而当曲线半径大于800 m后其影响逐渐弱化,重载铁路曲线半径一般不应小于800 m;增加缓和曲线长度能在一定程度上降低重载货车轮轨动力作用,但其作用效果存在长度拐点,拐点前效果明显,拐点后影响甚微,且曲线半径和运行速度都会影响拐点的具体位置,建议根据拐点位置来确定不同曲线半径线路的最小缓和曲线长度;过大的欠超高或过超高均会加剧重载货车曲线通过时的轮轨动力作用,但在欠超高为-20~0 mm时重载货车的综合轮轨动力响应相对较小,即保持货车以适当的欠超高(-20~0 mm)通过曲线有利于降低轮轨动力和磨耗,这与中国铁路工程运输实际设置的欠超高取值范围一致。     

高速铁路辙叉区钢轨打磨廓形设计方法

以心轨顶宽20、35、50 mm处的辙叉区钢轨关键截面作为研究对象,基于NURBS曲线理论建立辙叉区钢轨廓形重构方法;以关键截面钢轨廓形上若干型值点为设计变量,以打磨材料去除量的减少和脱轨系数的降低为目标,以钢轨廓形几何特征和降低钢轨滚动接触疲劳为约束条件,设计出18号道岔辙叉区钢轨经济性打磨廓形;建立了轮轨接触有限元模型和车辆-轨道耦合动力学模型,进行了轮轨接触应力与动力学指标计算。分析结果表明：优化的打磨廓形接触点分布均匀,具有良好的轮轨接触几何特性;钢轨打磨材料去除量在2号截面处降低了17.2%;各截面Mises应力分别降低了8.7%、8.3%和11.5%,轮轨接触应力降幅分别为12.9%、15.8%和18.0%;列车逆侧向过岔时,轮轨横向力与车体横向振动加速度分别降低了10.3%和15.6%,脱轨系数与轮重减载率分别降低了8.1%和10.6%,疲劳因子降低了12.2%。可见,优化廓形在保证列车运行安全性的同时,提升了列车运行的平稳性以及辙叉区钢轨的使用寿命。     

基于车道的瓶颈交通流失效识别实证研究

交通流失效识别是确定交通状态、制定交通管理策略的关键。为精细化识别各车道交通状态的差异,提出以车道为基础,利用速度变形累积曲线将每个时间间隔内的速度波动"转折点"放大,较为精确和直观地确定各车道的瓶颈交通流失效时间。相比于以往基于断面和基于阈值的识别方法,该方法更为精细和客观,不仅能有效识别路段的半拥挤状态,也可以深入分析拥挤的横向、纵向传播特性。以上海市快速路军工路出口匝道附近作为研究对象,结果表明,出口匝道附近的拥挤一般先由最外侧车道开始,平均经4 min 之后扩散到最内侧车道,但在向上游纵向蔓延的过程当中,内侧车道反而比外侧车道更容易发生交通拥挤。     

基于心理场理论的高速公路弯道路段车辆跟驰建模与仿真

弯道是高速公路的事故频发路段,是道路交通安全与交通控制仿真领域研究的热点问题.通过引入时间距离概念,基于心理场理论构建驾驶员心理场等势线,设计了驾驶人的高速公路弯道路段心理模型框架.提出改进车头间距的优化策略,以提高该类工况下车辆跟驰模型的自抗干扰能力.基于CarSim和Matlab进行了系统建模和数字仿真.结果表明,考虑驾驶员心理场效应后,弯道路段车辆跟驰模型具有更好的鲁棒性,车辆速度、加速度及车间距变化更加平顺.     

高速列车转向架构架动应力计算与疲劳全寿命预测

建立了车辆结构的刚柔耦合动力学模型, 对比了刚性构架和柔性构架的振动响应, 计算了构架的载荷谱; 分析了应力谱转化方法, 利用有限元方法与多项式拟合方法计算了构架的动应力谱; 基于动应力谱与相关标准, 运用线性累积损伤理论与疲劳裂纹扩展寿命Paris方程计算了构架的疲劳全寿命。计算结果表明: 相比于多刚体车辆系统动力学模型, 采用考虑构架柔性的车辆系统动力学模型计算的构架振动加速度响应在构架固有频率36.94~95.53Hz范围内的幅值较大, 因此, 构架的模态对振动响应的贡献显著; 将载荷谱转化为应力谱的多项式拟合方法与瞬态分析方法相比较, 应力误差最大值为1.16MPa, 相对最大误差为3%, 满足工程分析5%的计算精度要求; 基于疲劳损伤理论计算的可靠度为95%的构架疲劳寿命为1.82×10⁶ km; 构架危险关注点裂纹由1mm扩展到2mm的寿命为1.76×10⁶ km, 满足中国高速列车车辆检修标准中制定的五级检修周期为1.2×10⁶ km的要求。可见, 构架模态参与下的动态应力谱计算方法与构架的疲劳全寿命预测方法可靠, 有益于构架的动态设计与维修周期的制定。     

基于NURBS 曲线和面域特性的邦戎曲线生成方法

相比于三次样条曲线,NURBS曲线更适于表达复杂的船型曲线。为减小传统的梯形法或辛普森法在计算面积及面积矩时所产生的累积误差,直接采用VB二次开发AutoCAD生成横剖面面域来计算。结果表明,采用面域方法所得的面积及面积矩更准确,且程序实现后二者的运行速度差异不大。最后,给出邦戎曲线生成步骤说明,并通过实例介绍该方法在船舶工程中的应用。

     

肋骨冷弯加工时克服"旁弯"的理论计算及应用

船体肋骨通常是通过冷弯加工成形的,由于大部分肋骨是不对称型材,因此在冷弯加工成形时,会出现"旁弯"现象,这是有碍成形质量的变形,必须加以矫正才能进行安装.本文通过力学分析阐述"旁弯,,产生的原因,以及消除"旁弯"所需的弯曲力矩,并进行了实例计算,最后提出了在肋骨冷弯机上解决"旁弯"的垂弯装置.     

车轮踏面外形对机车曲线通过性能的影响

不同的轮轨外形配合,对机车曲线通过性能的影响较大。本文采用仿真软件SIMPACK建立一种2Co径向转向架机车模型,通过在小半径曲线上的仿真计算,分析了不同车轮踏面外形对机车曲线通过性能的影响。得出合理的车轮踏面与钢轨外形配合可以提高机车车辆的曲线通过性能的结论。