高速列车车体数值模拟和优化设计

针对高速列车车体的强度和疲劳损伤问题,对高速动车组车体结构进行有限元分析和强度校核.结果表明,头车和中间车的最大应力均发生在车钩载荷施加附近的极小区域内,且应力值大于许用应力值,此处结构可能产生局部破坏,在车体试验时需要重点关注.为增强车钩强度,采用灵敏度分析方法优化头车车钩载荷施加区域、更改圆孔弧度,在很大程度上降低局部应力峰值,优化设计后的车体满足强度要求.     

高速轨道列车防撞箱耐撞击特性仿真与优化

为了提高高速轨道列车的安全性,为其头车的主要吸能装置——防撞箱设计较为理想的结构,采用MSC Patran建立防撞箱的有限元分析模型,运用MSC Dytran仿真其耐撞击特性.通过比较分析仿真结果,对防撞箱设计方案予以多次改进,得到综合性能较为理想的方案.     

高速列车车体结构振动特性分析

为验证某高速列车车下吊挂系统模态与车体模态的匹配关系,以及不同轮轨载荷下振动热点区域的幅频响应特性,用HyperMesh建立车体有限元模型,利用Radioss对模型进行模态、频率响应和谐响应分析,得到整车模态参数和车体各测点的响应变化曲线.结果表明,吊挂设备采用弹性悬挂可大幅增加整备状态下垂向弯曲频率;该车空调平顶处局部刚度大幅下降,吊挂设备的垂向激励频率应该避开24 Hz及其倍频;吊挂设备不宜直接吊挂在地板上.     

基于Abaqus的高速列车车体传热系数仿真优化计算

以静止状态下某高速列车车体为研究对象,将其复杂的内外热交换系统简化为车体壁和冷桥两部分,运用Abaqus仿真计算得到整车传热系数;与相似设计的动车组车体实验结果对比可知仿真结果合理可靠.编写Python脚本实现在Abaqus后处理中显示车体壁传热系数K值云图的功能,以便于指导车体结构的优化设计;根据车体的原始设计并将选材成本考虑在内,提出的三种车体结构优化方案,使得整车传热系数降低10%.     

高速列车车体疲劳试验压力加载控制仿真研究

高速列车在隧道通过或明线交会时,列车表面会产生较大的气压波动,此压力波动通过车体传递到车内也会影响车内压力波动,加之运行速度的不断提高,可引起车体表面材料疲劳甚至断裂;为研究高速列车在复杂工况下车内、外压力波动对车体材料疲劳性能的影响,设计了一种能同时对车内及车外进行压力加载的试验系统;利用AMESIM与SIMULINK接口技术进行联合仿真平台的构建,并进行车内、外压力控制仿真;针对系统数学模型难以建立,且存在大容量、大时滞、非线性及多扰动等特点,采用基于前馈补偿的高阶非因果型迭代PI型控制算法实现车内及车外压力的精确控制;仿真结果表明该算法控制误差较PI型控制算法小,控制效果更理想。     

气动载荷对高速列车车体疲劳强度的影响

随着列车运行速度的提高,气动载荷对强度的影响越来越显著。为加强列车气动载荷强度,根据高速列车在线路运行实际情况设置了四种气动载荷工况:明线会车,隧道通过,隧道会车和侧风。利用空气动力学原理计算得到四种气动载荷工况的数值,将得到的数值施加到高速列车车体有限元模型上,进行气动载荷的静强度和瞬态响应分析。计算分析结果表明,四种工况下的静强度结果都小于车体材料的允许用的应力,最大位移变形均发生在车体底部;利用Fluent软件仿真获得列车在空旷地带以380km/h速度交会的气动载荷时间历程,接着在ANSYS软件中对车体完成气动载荷瞬态响应分析,得到气动载荷对车体结构强度的影响,为车体强度优化设计提供了参考。     

基于ARM的地铁列车辅助防撞系统设计

地铁列车辅助防撞系统能够实现地铁列车的防撞预警,对保障地铁行车安全具有重要意义。系统实时计算列车的位置信息,通过无线数传设备将数据发送到相邻列车,并对接收到的实时位置信息进行判断,通过列车预警显示设备向司机提供安全预警信息。对地铁列车辅助防撞系统的关键技术、结构组成和工作原理进行阐述,基于ARM设计并实现了地铁列车辅助防撞系统的车载设备,最后进行了列车定位仿真实验和预警功能测试。实验结果表明,地铁列车辅助防撞系统能够提供相当精确的位置信息,里程误差在8m以内,可以实现相邻列车运行状态的安全预警。     

虚拟仿真在高速列车生产过程中的应用

研究了高速列车的生产制造过程,通过仿真软件进行了数字化工厂静态模型的搭建.提出了实现一种快速装配的产品过滤方法,分析了产品装配的坐标变换基本原理.搭建了塞拉门装配的虚拟环境,并完成了虚拟装配过程.最后,通过物流仿真,提出一套避免运输时间冲突的配送方案.     

高速列车在移动闭塞条件下的运行仿真

本文构造了移动闭塞条件下的高速列车计算机运行仿真系统,介绍了系统总体结构,对列车实际运行间隔进行了分析,对各功能模块进行了描述。该系统为进一步分析研究移动闭塞条件下高速列车追踪运行间隔模型、列车的优化控制方法和列车的运行延误影响等提供了仿真平台,对系统实际运用起到了指导的作用。     

高速列车司机室三明治板的耐碰撞性能仿真

为验证高速列车司机室三明治板的被动安全设计是否符合要求,参照UIC 651标准运用MSC Dytran软件对某高速列车司机室三明治板的耐碰撞性能进行仿真,分析碰撞后三明治板的变形、应力、能量吸收以及弹头的速度曲线,表明司机室三明治板的耐碰撞结构能满足设计要求.     

A psychophysical evaluation of interior design alternatives for a high speed train

The magnitude estimation technique was used to evaluate several interior design alternatives for a high speed train. Design factors considered in this study include direction of passenger seats; passenger activity; and passenger age. The results showed that the passenger seat should be able to be arranged toward the traveling direction of the train. Also, a variety of convenience facilities could enhance the passenger comfort. These results were validated by using two different dependent measures. This paper demonstrates the use of psychophysical measurement techniques when it is difficult to express subjective preference in the form of quantitative data for making engineering decisions.     

高架桥声屏障高度对高速列车气动特性的影响

针对现代高速铁路建设中大量采用高架桥的现况,为保证列车安全、舒适、环保运行,给高速铁路建设工程提供参考数据,研究行驶在高架桥上的高速列车气动特性.利用FLUENT模拟单线高架桥声屏障高度对高速列车气动特性的影响.将声屏障分为6种不同高度,不考虑横向风且列车运行速度为200 km/h.地面和高架桥均设为移动壁面边界条件,...     

Fault tolerant control for joint structure in PEMS high speed maglev train

The PEMS high speed maglev train, which features a permanent magnet inside an electromagnet, is a new kind of maglev train for long distance intercity transportation. The joint structure, which consists of two single levitation sub‐systems, is the fundamental levitation unit. Two kinds of faults are considered and corresponding fault tolerant control strategies are proposed. The first fault condition is when a gap sensor that is part of a single levitation system is faulty. For this kind of fault, a fault tolerant control strategy based on signal reconfiguration is proposed. The second fault condition is when the whole of a single levitation sub‐system is faulty. Under this condition, a faulty model is firstly established, then a fault tolerant control strategy is designed. When this kind of fault is detected, a switch from the normal controller to the fault tolerant controller can make the faulty system stable.     

一种高速贴片机在线贴装优化方法研究

贴装顺序是影响高速贴片机生产效率的关键因素,为了提高贴片机生产效率,研究多贴片头高速贴片机贴装顺序优化问题,通过吸嘴选择与分配和贴装顺序优化,提出一种在线贴装优化方法。实验以自主研发的高速贴片机为平台,验证优化方法的性能;实验结果表明该方法可以进一步提高高速贴片机的生产效率。     

高速列车空气动力学CAE分析技术的任务和方向

针对中国高速列车运营时速已接近380km／h,高速列车技术已完成消化吸收并进入国产原创阶段的状况,综述高速铁路设计中CAE分析技术的应用、高速列车计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）分析的3大任务以及高速列车空气动力学CAE分析技术的方向等,总结CAE在高速列车气动分析方面的任务和方向．阐明CAE分析已成为新一代高速列车设计和结构分析的核心技术,空气动力学CAE分析技术则占据设计分析的核心地位．     

高速列车车厢结构声-振耦合响应数值分析

为研究高速列车运行时结构表面产生的强声压对乘坐环境和结构破坏的影响,针对某型高速列车建立车厢声-振耦合有限元模型,研究车厢的结构模态、室内声场模态及结构-声场耦合系统模态;针对其所处特殊动态环境,计算耦合系统谐响应,考察其振动特点及室内噪声分布情况.计算结果表明,车厢结构低阶模态显示出良好的整体性,在较高频段内以局部模...     

Topology optimization for minimum stress design with the homogenization method

This paper is devoted to minimum stress design in structural optimization. The homogenization method is extended to such a framework and yields an efficient numerical algorithm for topology optimization. The main idea is to use a partial relaxation of the problem obtained by introducing special microstructures which are sequential laminated composites. Indeed, the so-called corrector terms of such microgeometries are explicitly known, which allows us to compute the relaxed objective function. These correctors can be interpreted as stress amplification factors, caused by the underlying microstructure.