高速列车头型的谱系化预测与设计

目的 为强化我国高速列车各车型间的关联性,完善谱系化建设,提升产品识别度,加强品牌建设,补充新车型的外形预测方法,节约研发、制造和运维成本。方法 以日本新干线列车头型为研究对象,按照聚类统计法对运营至今出现的16种头型进行谱系梳理,基于综合造型分析划分四个头型谱系特征区域及各区域内谱系特征的控制变量;运用线性插值建立列车头型谱系特征多目标外形预测模型。结果 通过构建高速列车头型谱系特征预测与外形生成方法,形成“提取—预测—生成”一体化的高速列车头型谱系化设计的多目标预测方案生成系统。结论 协同性能与造型设计的方法为中国高速列车外形设计提供新思路,助力我国高速列车头型谱系化建设。     

磁悬浮列车造型仿生设计研究

以仿生设计的理论为基础来指导磁悬浮列车造型设计,以期为列车车型概念提供灵感,提高列车造型品质,并满足车体气动性能的基本要求。首先,通过文献研究归纳了国内外以磁悬浮列车为主的轨道列车造型仿生的研究动向;其次,通过案例研究解析典型仿生设计系列车型案例,探究列车仿生对象的应用形式;再次,综合仿生设计与轨道列车设计的方法要素,构建磁悬浮列车仿生设计的一般程序,并基于车体线性趋势的仿生规律,以平鳍旗鱼为仿生对象,设计具有仿生特征的磁悬浮列车概念性设计造型方案;最后,通过初步的仿真模拟,得到该方案的空气阻力系数。通过将本方案与相关案例数据的对比,证明运用仿生设计可以满足磁悬浮列车造型对美学价值和气动性能的要求。     

动车组全生命周期服役性能保障技术研究

我国动车组呈现数量多、运量大、分布地域广、服役环境复杂、网络化等综合特征,给运营安全保障带来严峻挑战,如何保障车辆安全运营,及时发现并处理潜在的异常风险,提升动车组全生命周期服役质量保障、质量追溯能力,保障列车的安全性和稳定性变得异常重要。因此本文开展动车组全生命周期服役性能保障技术研究。针对列车实时状态监测,提出了分级协同的健康管理技术架构,搭建了高实时大带宽列车感知网络。针对列车走行部关键部件监测,提出了基于TRIZ理论的走行部健康监测方案,并通过台架试验、可靠性分析等方法,提出走行部关键部件失效模式,研发故障预警模型。针对一体化协同运维,构建了基于互联网的主动化运维平台和一车一档,实现全生命周期的质量追溯,保障列车安全运营。     

高速列车气动噪声Lighthill声类比的有限元分析

随列车行驶速度逐年提高,气动噪声源逐渐超越轮轨噪声成为高速列车最主要噪声源。通过ACTRAN - Aeroacoustics建立基于Lighthill声类比理论的高速列车气动噪声CFD/CAA混合数值分析模型。计算并讨论非定常流场与气动声场计算结果,并分析此数值模型可以进一步完善的一些重要方面。目前数值模拟结果表明列车高速行驶状态气动噪声源主要集中在与车身气动外形密切相关的三类位置上,且通过当前模型可以有效剖析列车车身气动外形设计对气动噪声的影响以及相应的高速列车低噪音优化途径。     

管道断面外形对亚音速真空管道磁浮系统气动特性的影响

亚音速真空管道磁浮系统内部流场复杂,研究管道断面外形对气动效应的影响至关重要.基于计算流体力学,考虑流体粘性与列车悬浮间隙建立了三维亚音速真空管道列车空气动力学模型,数值模拟并对比分析了四种不同断面外形管道内的气动力、流场和气动热效应.4种典型的管道外形为圆形、马蹄形、矩形和拱形.研究结果表明:当阻塞比一定时,列车在拱...     

基于动漫角色的主题公园列车造型设计研究

目的探讨主题公园中以动漫角色为设计元素的列车造型设计方法。方法从动漫角色的造型、色彩以及质感等外在特征中提取出列车的轮廓线、转折线、分形面以及部件等的设计因素,从动漫角色的性格、能力以及品质等内在特征中提取出符合观者视觉感受的设计因素,并将两类设计因素进行整合。结论提出了动漫角色分析模型、动漫角色造型因素与列车造型设计因素的匹配模型以及动漫角色内在特征设计因素转化模型,通过这些模型将抽象的动漫角色特征转化为具体的列车造型设计因素,为主题公园中以动漫角色为设计元素的列车造型设计提供了设计方法。     

全封闭设备舱对隧道内160km/h地铁气动声源影响

随着地铁列车速度提升至160 km/h,隧道环境下地铁列车表面气动激励显著增强.应用大涡模拟对隧道内160 km/h地铁列车脉动流场结构和表面气动噪声源进行数值仿真,定量评估全封闭设备舱设计对地铁列车气动声学性能的优化效果.结果表明:全封闭设备舱设计能够疏导车底气流,使车底气流更多集中在转向架舱两侧溢出,同时引起车下主...     

全封闭设备舱对隧道内160 km/h地铁气动声源影响#br#

随着地铁列车速度提升至160 km/h，隧道环境下地铁列车表面气动激励显著增强。应用大涡模拟对隧道内160 km/h 地铁列车脉动流场结构和表面气动噪声源进行数值仿真，定量评估全封闭设备舱设计对地铁列车气动声学性能的优化效果。结果表明：全封闭设备舱设计能够疏导车底气流，使车底气流更多集中在转向架舱两侧溢出，同时引起车下主要涡结构尺度增大。对应的，列车整车车体气动噪声源能量减小约2.9 %；其中头车、中车1 分别增大5.7 %和9.4 %，中车2 和尾车分别减小4.2 %和13.8 %，各节车体声源能量分布更加均匀；列车高频声源能量减小，整车800 Hz峰值频谱能量减小约4.0 %。研究成果将为160 km/h地铁列车气动降噪设计提供参考。     

分离式公铁双层桥面相互气动干扰及对列车走行性的影响

横向风作用下公铁两用双层桥的上、下桥面间存在相互的气动干扰,为研究公铁两用组合桥间隔高度对列车走行性的影响,针对某分离式公铁两用混凝土箱梁桥,采用计算流体动力学（CFD）数值模拟和风-车-桥耦合振动研究的方法,分析了上、下桥面间隔高度对列车气动特性和车辆动力响应的影响。分析结果表明,公铁两用组合桥间隔高度对列车的气动特性和动力响应影响显著,间隔高度减小,列车升力系数和竖向加速度显著增大,轮重减载率也随之增大。公铁两用组合桥的设计应考虑间隔高度对列车的影响,以选择合理的间隔高度。     

基于DFA的CRH高速列车外观造型基因提取及应用研究

目的 研究CRH高速列车外观造型基因的提取及应用的方法,使CRH高速列车的优秀外观造型基因得到更好的遗传和发展.方法 以产品造型基因理论为出发点,首先对CRH高速列车的显著外观造型特征进行分析,将主特征线、副特征线、过渡特征线以及附加特征线作为CRH高速列车造型基因的关键遗传特征.然后,运用设计形态分析法(DFA)提取出最具代表的CRH高速列车外观造型基因.最后将提取的造型基因应用于新概念CRH高速列车外观造型设计,并运用标准差系数的离散程度验证新方案造型的CRH高速列车外观造型基因的应用程度.结论 通过对CRH高速列车外观造型基因的研究,提出了一种基于设计形态分析法(DFA)的CRH高速列车外观造型基因的提取及应用方法,为CRH高速列车外观造型设计提供了一定的理论依据.     

Parametric design and optimization of high speed train nose

Aiming at shortening the design period and improve the design efficiency of the nose shape of high speed trains, a parametric shape optimization method is developed for the design of the nose shape has been proposed in the present paper based on the VMF parametric approach, NURBS curves and discrete control point method. 33 design variables have been utilized to control the nose shape, and totally different shapes could be obtained by varying the values of design variables. Based on the above parametric method, multi-objective particle swarm algorithm, CFD numerical simulation and supported vector machine regression model, multi-objective aerodynamic shape optimization has been performed. Results reveal that the parametric shape design method proposed here could precisely describe the three-dimensional nose shape of high speed trains and could be applied to the concept design and optimization of the nose shape. Besides, the SVM regression model based the multi-points criterion could accurately describe the non-linear relationship between the design variables and objectives, and could be generally utilized in other fields. No matter the simplified model or the real model, the aerodynamic performance of the model after optimization has been greatly improved. Based on the SVR model, the nonlinear relation between the aerodynamic drag and the design variables is obtained, which could provide guidance for the engineering design and optimization.     

3种不同的高速列车头车造型仿生设计

目的探讨3种不同的高速列车头型的仿生设计方式对产品功能和性能的影响。方法根据产品和仿生对象进行耦合的内容不同进行分类,分析了3种内容侧重不同的高速列车头型仿生设计方案,并介绍了基本的设计过程。结论车头造型仿生设计的实用功能耦合要考虑生物形态的气动特性,生物形式美感耦合则注重生物的比例、曲面过渡和色彩搭配等,象征语意耦合则关心生物的象征意义。按照这3种仿生设计类型的不同特点进行设计,可以提高设计质量,加快设计速度。     

侧风环境下列车高速交会流固耦合振动安全性分析

为了防止侧风环境下列车高速交会压力波对车体结构造成破坏,以及气动载荷冲击对运行安全性的影响,综合计算流体动力学的有限体积法和列车多体系统动力学仿真方法,从流固耦合关系出发,同时对侧风环境下列车高速交会的外流场和列车系统动力响应进行分析,从而考察会车压力波、气动冲击、车体响应和列车运行安全性。计算结果表明：背风侧列车会车压力波头波大于迎风侧列车,而尾波则小于迎风侧列车,最大压力波动出现在背风侧列车。侧风环境下列车高速交会时,彼此具有挡风作用,安全性指标出现波动,列车运行安全性短时间内有所改善。     

基于推论式感性工学的汽车前脸造型设计研究

目的为了满足消费者对汽车前脸造型设计的情感意象需求,提出了基于推论式感性工学的汽车前脸造型优化设计方法。方法首先对消费者群体进行定位,其次收集并筛选感性词汇和造型样本,然后分解设计要素,建立语义差异轴,最后分析感性词汇与汽车前脸造型设计要素的映射关系,指导汽车前脸造型设计。结论得到了一款符合消费群体满意的紧凑型汽车前脸造型。将推论式感性工学应用到汽车前脸造型设计中,有利于提升消费者对设计产品的满意度。     

600 km/h高速磁浮列车明线交会横向气动性能

采用三维、非定常、可压缩RANS方程和k-ωSST湍流模型及重叠网格技术的数值仿真方法,对我国600 km/h高速磁浮列车明线交会横向气动性能进行研究.展示了明线交会过程中列车表面的压力变化特性,揭示了列车侧向气动力、偏航力矩和侧滚力矩的变化规律,分析了车体横向摆动和侧滚原因,研究了车速对横向气动性能的影响规律.结果 ...     

六线双层铁路钢桁桥车桥系统气动特性风洞试验研究

为研究多线双层铁路桥梁车辆与桥梁的气动特性,利用三分力分离装置-交叉滑槽系统,对某六线双层大跨铁路斜拉桥进行节段模型风洞试验。测试了不同车桥组合下车辆与桥梁各自的气动力,研究了单列车的位置、双车同层交会、双车上下层共存时车辆和桥梁气动特性的相互影响,并讨论了风攻角对上层车辆气动力的影响。试验结果表明,当车辆位于桥梁断面不同位置时,车辆气动力差异较大;由于上层桥面宽度较大,气流经过桥梁断面前缘分离后,再附着于较靠后的背风侧车辆,导致背风侧车辆的阻力系数更大;双层车辆共存时,当两者同处于迎风侧,气动力有明显的相互影响;风攻角对背风侧车辆的气动力影响显著。     

高速铁路风障在横风与列车风耦合作用下的气动特性研究

针对单层、腔室型两种形式的开孔波纹板风障,采用滑移网格方法分别模拟横风条件下高速列车通过风障区域的过程,分析了在横风和列车风耦合作用下风障周围的绕流流场特性、风障面板气动荷载的时域特性及横风与列车风耦合脉动压力的频域特性。结果表明:在高速列车行经风障区域的过程中,无横风时头车产生的冲击作用要大于尾车的;存在横风作用时,列车头车产生的气动冲击作用与横风作用形成对冲,抵消了部分横风能量,而列车尾车则与横风作用相叠加,放大了横风对风障的气动作用;单层风障通过改变横风流向起到挡风减载作用,而腔室型风障同时可在腔室内部及尾流形成大量小漩涡来消耗横风能量,使用腔室风障能显著降低单个风障面板的气动荷载;该研究中,横风与列车风耦合作用于风障的脉动压力以及气动荷载的主频谱峰值集中在0.5~5 Hz内。     

3D Head Pose Estimation through Facial Features and Deep Convolutional Neural Networks

Face image analysis is one among several important cues in computer vision. Over the last five decades, methods for face analysis have received immense attention due to large scale applications in various face analysis tasks. Face parsing strongly benefits various human face image analysis tasks inducing face pose estimation. In this paper we propose a 3D head pose estimation framework developed through a prior end to end deep face parsing model. We have developed an end to end face parts segmentation framework through deep convolutional neural networks (DCNNs). For training a deep face parts parsing model, we label face images for seven different classes, including eyes, brows, nose, hair, mouth, skin, and back. We extract features from gray scale images by using DCNNs. We train a classifier using the extracted features. We use the probabilistic classification method to produce gray scale images in the form of probability maps for each dense semantic class. We use a next stage of DCNNs and extract features from grayscale images created as probability maps during the segmentation phase. We assess the performance of our newly proposed model on four standard head pose datasets, including Pointing’04, Annotated Facial Landmarks in the Wild (AFLW), Boston University (BU), and ICT-3DHP, obtaining superior results as compared to previous results.     

高速列车隧道内交会压力波基本特性数值模拟研究

高速列车隧道内交会压力波变化剧烈,产生较大的气动载荷,可能带来乘客舒适性、车体及部件和洞内固定设备气动疲劳破坏问题,给列车安全运行带来隐患。基于CFD软件,采用三维可压缩非定常湍流流动的流动模型压力修正算法和任意滑移界面网格技术,本文对高速列车隧道内等速和不等速交会压力波进行数值模拟,分析了列车交会过程车体外部压力场变化过程,较为详细描述了头头交会、头尾交会及尾尾交会时列车头尾部部位压差的变化过程,分析了等速和不等速交会时车外及洞内压力波的变化特性,初步给出了交会时变速度列车的负压峰值绝对值与车速的拟合关系式。