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.     

4缸柴油机停缸仿真及试验研究

采用停缸技术对小型4缸柴油机的燃油消耗率和排放进行了仿真和试验研究。利用GT-Power建立模型并模拟了停缸位置对燃油消耗率的影响,结合传热损失等因素确定了试验停缸位置。在断油式停缸和断油断气式停缸模式下进行试验和燃烧分析。试验结果表明:停缸后缸内等容度降低;断油式停缸后燃油消耗率和NOx增大但炭烟减少;断油断气式停缸后部分试验点燃油消耗率降低,但NOx和炭烟排放增加。     

柴油机起动过程缸内窜机油现象的可视化研究

在单缸机上利用内窥镜技术观察到了起动过程中缸内有窜机油的现象。采用图像分析和试验验证相结合的方法,分析了缸内窜机油现象发生的原因,研究了转速和进气压力对柴油机起动倒拖工况下缸内窜机油现象的影响,研究了起动着火运行时缸内的窜机油现象以及炭烟排放特性。研究表明:柴油机高转速起动倒拖工况下,在压缩上止点前后以及排气上止点后均有机油窜入缸内;当转速升高时,窜入缸内的机油量增加;当缸内压力升高时,窜入缸内的机油量减少;在起动着火过程中,运行初期缸内出现窜机油现象,随着发动机运行时间增加,窜机油现象消失,炭烟减少。     

小型直喷式柴油机燃用生物质能燃料的性能研究

文章主要研究了生物质能混合燃料在柴油机上的应用,通过在一台小型直喷式柴油机上进行不同组分柴油-生物柴油-乙醇混合燃料的燃烧、油耗和排放性能对比试验,分析了乙醇含量的改变对混合燃料的发动机燃烧压力、滞燃期、放热规律、比油耗和排放的影响．     

柴油发动机掺烧生物柴油的经济性研究

为了更好地评价柴油机燃用生物柴油的经济性,分析了生物柴油和0#石化柴油的理化性质,分别对生物柴油的体积分数为0.2,0.5,1的B20、B50、B100 3种燃料和0#柴油在495Q3柴油机上进行了试验。试验结果显示燃用3种燃料的燃油消耗率比0#柴油在中小负荷时平均增加5.30%,9.65%,19.04%,大负荷时平均增加2.86%,4.75%,9.64%;能量等值折合油耗率在中小负荷时平均增加2.65%,2.63%,5.74%,大负荷时平均降低0.26%,1.97%,4.80%。     

Er~(3+)及Er~(3+)/Yb~(3+)掺杂YBa_3B_9O_(18)材料的发光性能

通过高温固相烧结法制备了Er3+掺杂以及Er3+/Yb3+共掺杂YBa3B9O18荧光粉.X射线衍射结果表明,Er3+/Yb3+的掺杂并没有改变基质的六方结构.应用325 nm激光激发Er3+掺杂YBa3B9O18,观察到了Er3+离子的特征发射峰,证明了Er3+离子与基质间的能量传递.应用980 nm激光分别激发Er3+掺杂以及Er3+/Yb3+共掺杂YBa3B9O18荧光粉,观测到了Er3+离子的上转换过程,该过程可通过能级图进行解释.实验结果表明Yb3+对Er3+的上转换发光有敏化作用.     

机动车交通流比功率与能耗模型研究

为研究机动车交通流能耗,将机动车交通流比功率(VSP)作为研究对象.从最常见的单车比功率研究出发,使用气体动力学交通流模型联系单车比功率与交通流整体比功率,以此建立交通流比功率模型.为使此模型具备更显著的物理意义,将交通流比功率分为两部分,一部分为平衡交通流状态下的比功率,另一部分为偏离平衡交通流状态导致的比功率变化量,模型中的交通流参数与变量能够通过现有的交通流探测设备获取.将比功率理论模型从单车扩展到了交通流,用数学公式反应了交通流状态与比功率的关系,并且证明了交通流比功率能够通过交通流参数进行估计.并由交通流比功率出发,推导出交通流比功公式.此外研究了平衡态交通流比功率及比功与密度的关系.为研究机动车交通流能耗探索了新的思路.     

船舶电力系统暂态稳定性的混合分析法

针对大型船舶电力系统的特点及其日益突出的暂态稳定性问题,开展了适用于船舶电力系统的方法研究。结合船舶电网拓扑结构自身特点,建立了适用于大扰动下暂态稳定分析的船舶柴油发电机组的动态等值模型、推进电机及其螺旋桨四象限工作特性等值模型。以船舶电网轴线为界,将系统等效成两机模型进行时域仿真分析,在此基础上建立系统能量函数,提出了一种适用于船舶电力系统的暂态稳定性混合分析法。该方法即可定量描述系统暂态稳定性及其稳定裕度,又可直观地在线监测系统各状态变量的动态过程。最后通过仿真算例验证了新方法的正确性和有效性。     

广东省天然气水运调入需求与码头接卸能力适应性分析

以广东省经济社会发展和全省的能源消耗情况为基础,运用国内生产总值能耗法分析预测广东省未来一段时期的天然气消耗量以及水运调入量,对比广东省沿海现有、拟建的LNG接卸码头通过能力,进行广东省天然气水运调入需求与码头接卸能力适应性分析。     

天津港某翻车机房水文地质条件及基坑地下水控制方案探讨

本文通过野外钻探、现场抽水试验及室内试验等综合方法研究了天津港某翻车机房工程水文地质条件,对基坑地下水控制方案进行了探讨。