超导EDS磁浮列车多级悬挂方案优化与动力学性能

研究了超导电动悬浮(EDS)磁浮列车悬浮架的悬挂方案,分析了超导EDS磁浮列车的工作原理和既有悬浮架的悬挂系统技术特征,提出了一种多级悬挂系统优化方案,从理论上推导了多级悬挂车辆的动力学微分方程;基于多体动力学软件SIMPACK与数学工具MATLAB/Simulink搭建了超导EDS磁浮列车动力学联合仿真框架,分析了超导EDS系统的磁力特性;将计算得到的电磁力组建成一个查找表,利用SIMPACK分别构建了既有悬挂方案和多级悬挂方案下3车体和4悬浮架的三编组超导EDS磁浮列车机械模型,借助MATLAB/Simulink建立了电磁力查找模型,通过SIMAT模块将查找表与机械动力学模型耦合,并通过联合仿真对比了在轨道随机不平顺条件下不同悬挂方案的超导EDS磁浮列车动力学响应。研究结果表明：与既有方案相比,采用多级悬挂方案时列车悬浮架和车体的振动响应明显减小,二者振动加速度峰值降幅均达到50%以上,车体振动加速度均小于1 m·s^-2,车体各向平稳性指标基本保持在2.5以下的优秀水平,证明采用多级悬挂方案可以改善列车运行时的动力响应,提高车辆整体的乘坐舒适性。研究工作可为超导EDS磁浮列车的悬浮架方案优化设计和动力学研究提供理论依据和参考。     

磁浮列车悬浮系统LSTM与MGD融合的在线异常检测方法

针对磁浮列车悬浮系统的在线异常检测问题,提出了一种基于长短时记忆(LSTM)神经网络与多元高斯分布(MGD)的检测方法;建立学习悬浮系统正常运行的LSTM时间序列预测模型,得到了正常情况下的预测误差;基于间隙、电流和加速度的预测误差,建立了反映正常情况下预测误差分布特性的MGD模型;以对数概率密度作为检测指标,设计了在线检测逻辑,并以F₁分数作为检测效果衡量指标设置阈值;为了验证所提方法的有效性,利用磁浮列车运营线数据模拟在线数据,采用所提方法对过轨道接缝异常、砸轨异常和加速度信号异常进行了检测与分析。研究结果表明：在检测以上3类异常时,所提方法的F₁分数分别达到了100.00%、97.85%和83.33%,所提方法的检测指标在正常和异常情况下对比明显,可以反映出悬浮系统产生异常到调整好的具体时间段,并且算法平均耗时约2 s;相较于基于超球体高斯分布方法,所提方法检测率平均提高了1.9%,其中对于持续时间短的过轨道接缝异常的检测率提高了9.4%。可见,所提方法可以对悬浮系统状态数据进行异常在线检测。     

升力翼对高速列车列车风与尾流特性的影响

为探究在高速列车车顶安装升力翼后引起的列车周围流场剧变,以三车编组1∶10缩尺比某型CRH高速列车模型为研究对象,采用基于两方程湍流模型的改进型延迟分离涡模拟(IDDES)方法,对比分析了有无升力翼的2种高速列车时均和瞬时列车风的发展规律;利用涡旋识别方法探讨了尾迹区瞬时涡结构分布特征,通过比较尾迹区不同流向位置的列车风分布特征与尾流涡旋移动规律,验证了列车风速度峰值与尾涡非定常特性的相关性,采用频谱分析方法获得了尾迹区速度功率谱密度曲线。研究结果表明：升力翼的几何外形结构加剧了车身表面边界层分离,令列车顶部和侧表面边界层厚度增大;升力翼使列车风速度峰值增大,其中在轨侧和站台位置最大时均列车风速度分别增大了1.556和1.327倍,且相较原型列车第2个峰值位置延后;由于翼尖涡不断向下游发展和累积,升力翼列车尾流结构表现为大尺度涡对中夹杂着一对更为破碎的细小涡旋,相较原型列车,涡旋与地面之间的剪切作用更强,升力翼列车尾流时均列车风速度在展向分布上有所增大,但垂直分布上有所降低,并在水平面上出现更明显的剪切分离;升力翼列车尾迹中包含较多破碎的小尺度涡,进而影响了尾迹涡脱落频率,使之比原型列车具有更高的能量,且涡旋耗散速度更慢。     

交直流机车混跑牵引网谐波特性仿真研究

随着电气化铁路的快速发展和电力机车的更新换代,交直电力机车与交直交动车组混跑引起的牵引网谐波问题越发严峻。为分析多车混跑线路谐波传输特性,以现阶段运行最多的交直机车SS6B和交直交动车组CRH2为例,利用Matlab/Simulink仿真软件建立车网联合仿真模型。通过对SS6B电力机车和CRH2动车组谐波特性的仿真分析,验证模型的正确性。在车网联合仿真模型的基础上,分别针对不同牵引网长度、不同机车位置及机车工况变化3种情况下的牵引网谐波特性进行分析。该研究结果表明联合仿真模型能精确反映交直流机车混跑对牵引网谐波的影响。     

高铁快运运输组织对策探讨

为了提出高速铁路快运产品的运输组织对策,采用文案调查、市场调查、专家咨询等方法,结合国外高铁快运的经验与启示,分析国内高速铁路要承担快运产品所面临的问题,从运输组织角度,对高铁快运列车开行方案、运输方式、运输产品实现方式展开探讨。面对快运产品的多样化,提出与之匹配的灵活多样的运输组织方式,并给出了产品实现的主要运输组织对策,即合理安排运输方式,适当改造既有客运站设施设备,加快批复建设高铁快运物流基地,尽快研发投产高铁快运专用动车组列车,加快高铁与物流企业的经营合作。     

跨座式单轨列车轮胎寿命的影响因素分析

介绍跨座式单轨列车的现状和问题,分析其转向架的结构和工作原理。结合单轨列车的运行条件,论述影响其轮胎寿命的主要原因,包括线路条件、驾驶操作情况、运行情况及轨道面质量等。     

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。     

单线区段列车运行图的自动化调整方法

介绍了在列车运行情况已知的条件下, 在(t₁, t₂]时间域内对列车运行图的自动化调整方法, 提出了用列车晚点加权总时分作为评价列车运行图调整优劣的指标, 并建立了指标优化的数学模型和简化模型。把简化模型构成网络图, 并使用分支定界法设计了列车运行图调整的算法。通过模拟编程验证, 该算法可行、有效, 能在较短的时间内得出较理想的3~4 h列车运行图。     

轨道列车振动与噪声研究现状与发展

对轨道列车振动和噪声源进行了较为详尽的描述;综述了目前轨道列车噪声预测的常用方法、列车噪声的测量技术、减振降噪技术和相关标准。轨道列车振动与噪声设计是一个多学科的系统工程。深入了解噪声产生的机理和每一个噪声单元的声贡献是进行列车振动与噪声控制的前提;用系统的方式管理所有振动和噪声的特性,建立一个持续质量管理计划是必要条件;加强轨道车辆的噪声控制及预测的规范和立法,是减小轨道列车噪声污染的有力保障。     

现代有轨电车信号系统设计研究

提出了确定有轨电车列控方式的原则和影响因素。针对车载遥控道岔方案存在的安全隐患提出了改进方案,设计了联锁控制方案;对三种道岔控制方案进行分析并给出了适用条件。提出了GPS(全球定位系统)定位结合无线通信的列车定位方案,与计轴方案进行了技术分析和比较。结合北京现代有轨电车西郊线进行信号系统设计,确定了司机人工控制方式,给出了联锁集中控制方案及GPS结合无线通信的列车定位方案;针对地下隧道提出了应用航位推算技术的解决方案。