油介质下高速轮轨低黏着特性和撒砂试验研究

在车轮-钢轨高速滚动接触疲劳试验机上进行油介质下高速轮轨低黏着特性和增黏试验,研究油介质条件下不同速度、蠕滑率、轴质量以及撒砂对黏着系数的影响,最高试验线速度200 km/h。结果表明:黏着系数随蠕滑率的增加先增大、再微降随后趋于平稳,在蠕滑率3%左右达到最大;随着速度的增加,黏着系数呈快速下降趋势,如速度从50 km/h增加至200 km/h时,最大黏着系数从0.092下降至0.049;当轴质量由12 t增至16 t时,黏着系数仅略微增加了0.01;撒砂后,黏着系数约为未撒砂时的3倍左右,且依然随速度增加而降低;撒砂会使得试验后轮轨表面产生很多麻坑,从而增大了表面粗糙度,对增黏起到了一定作用,但增黏砂会对接触表面造成显著损伤,在极端条件下会促进滚动接触疲劳的萌生,威胁运行安全。     

地铁先锋扣件和普通扣件整体道床轮轨动力特性对比研究

针对地铁普通扣件和先锋扣件不同的结构和支撑特性,分别建立两种扣件系统的动力学模型,基于车辆-轨道耦合动力学理论,对比分析了两种扣件系统的轮轨动力特性及其差异。结果表明:相比于普通扣件,先锋扣件由于具有较低的垂向刚度,钢轨垂直位移较大;同时,安装于轨腰的橡胶支撑作用区离钢轨质心较近,形成的扭转刚度和阻尼较小,钢轨扭转位移较大。通过钢轨焊接接头不平顺时,与普通扣件轨道相比,先锋扣件轨道轮轨垂向力波动衰减要快,先锋扣件轨道钢轨在低频15～30Hz处振动略有增加,但在40～70 Hz范围大幅衰减,这有利于车辆轨道系统的减振。     

煤化工烟道气毒性成分对Chlorella pyrenoidosa生长和细胞成分的影响

探究煤化工烟道气中毒性成分对微藻的影响是利用微藻固定煤化工烟道气CO₂实现减排的关键。本文利用不同浓度的NaHS、Na₂SO₃和NH₃·H₂O培养Chlorella pyrenoidosa（C. pyrenoidosa），以探究煤化工烟道气主要毒性成分H₂S、SO₂和NH₃气体水溶物的毒性。实验结果表明：NaHS、Na₂SO₃和NH₃·H₂O浓度分别低于1mmol/(L·d)、40mmol/(L·d)和7mmol/(L·d)时对C. pyrenoidosa生长无抑制作用，而且Na₂SO₃[＜40mmol/(L·d)]会显著促进 C. pyrenoidosa的生长；NaHS 添加4mmol/(L·d)时会在生长初期抑制C. pyrenoidosa的生长，NH₃·H₂O添加35mmol/(L·d)则会直接造成藻细胞的破碎死亡。与对照组相比，NaHS和Na₂SO₃浓度分别低于1mmol/(L·d)、10mmol/(L·d)时对C. pyrenoidosa的细胞成分无影响；NaHS添加4mmol/(L·d)使藻蛋白含量提高7.13%；Na₂SO₃添加40mmol/(L·d)使藻蛋白降低13.45%，总糖含量提高42.90%；NH₃·H₂O的添加会使藻蛋白含量降低，总糖含量提高。微藻生物质整体蛋白质含量较高，可作为蛋白饲料来源。研究结果表明，C. pyrenoidosa对煤化工烟道气中的主要毒性气体有较好的耐受性，利用煤化工烟道气培养微藻具有可行性。     

轮轨高频动力作用模拟中接触模型的影响分析

轮轨高频动力分析模型目前多沿用了传统的赫兹接触模型,其在高速轮轨系统上的适用性尚未得到验证。针对赫兹接触工况,建立基于多体动力学的车轮-轨道耦合动力学和车辆动力学模型,其中轮轨法向接触由赫兹弹簧表征,作为对比也建立基于显式有限元的三维高速轮轨瞬态滚动接触有限元模型,采用可考虑三维接触几何的"面-面"接触算法精确求解轮轨接触。对比150～500km/h速度范围内典型钢轨短波波磨(波长20～140mm、波深0.01～0.20mm)激励下的高频轮轨力结果,发现三种模型预测的幅值存在显著差异,但未发生轮轨脱离时(波磨尚浅),三种模型预测的幅值均与波深线性正相关。具体而言,相较于瞬态滚动接触模型,车轮-轨道耦合动力学和车辆动力学模型预测的垂向轮轨力更大,其特征幅值的最大差值分别为静轮重的39.2%和88.4%,三种模型预测波长30mm波磨的临界波深(恰好发生轮轨脱离)相应地高于0.2mm、0.14mm和0.05mm。开展高速、高频轮轨动力分析时,传统的赫兹接触弹簧会带来不可忽略的计算误差。     

地铁列车-嵌入式轨道系统动力学性能研究I：理论建模、试验分析及验证

嵌入式轨道作为一种减振降噪轨道结构型式，通常是基于城市街道路面的低地板有轨电车系统设计的，而嵌入式轨道的连续支承特性及其减振降噪优点使其在地铁中具有较好的应用前景。嵌入式轨道在地铁中应用，将面临更高运行速度、更大轴重、更复杂线路条件等挑战，地铁列车-嵌入式轨道系统的动力学行为有待研究。建立地铁列车-嵌入式轨道系统的动力学模型，模型包括轨道系统模型、列车系统模型以及轮轨相互作用模型。其中，轨道子系统为嵌入式轨道系统，是建模和研究的重点。模型考虑了TIMOSHENKO钢轨模型、等效弹簧-阻尼单元支承的柔性轨道板模型、以及钢轨周围的填充材料模型，填充材料模型采用考虑质量的黏弹性弹簧-阻尼单元来模拟以考虑填充材料的惯性、弹性和阻尼特性。在我国首例运用于地铁的嵌入式轨道试验线开展了动力学性能试验研究，基于试验分析了动力学性能并通过试验验证了动力学模型的有效性，建立的分析模型和相关结论为嵌入式轨道结构在我国地铁的应用提供了理论基础和参考。     

间隙配合变轨距轮对与轨道间瞬态滚滑接触模拟研究

变轨距技术是实现不同轨距铁路联运的重要手段，我国相关研究仍在起步阶段。基于显式有限元法，建立包含渐开线花键副的三维变轨距轮对-轨道耦合瞬态分析模型，于时域内模拟速度高至400 km/h下的瞬态轮轨滚滑和花键间动态接触行为及其相互影响。模型充分考虑轮轨和花键副三维几何、系统高频结构振动等，引入时变牵引/制动转矩，采用集成库仑摩擦定律的"面-面"接触算法求解轮轨接触和花键接触。假设圆柱直齿渐开线花键，齿数取32，齿侧间隙恒0.1 mm，无激励下模拟结果表明，花键副的存在使得轮轨力波动范围大于传统轮对，例如，400 km/h下法向轮轨力波动幅值增加静载的3.7%。时速400 km/h和牵引系数0.05下，内外花键的径向和角向偏置使得花键左、右两侧各存在1个位置相对固定的承载区，各涉及5~6个键齿，承载面分别为II和I键齿工作面。瞬态法、切向接触应力极值发生在靠近一系悬挂侧的齿根或齿顶部，典型值分别为102 MPa和4.6 MPa，任一键齿的应力极值因不断有键齿进出承载区而波动上升和下降。牵引系数0.3时，左侧承载区消失，右侧承载区扩至18个键齿，相同时刻下的法、切向接触应力极值因承载齿数和总接触面积增加变为89 MPa和5.2 MPa。为变轨距机构中花键的强度和动力学分析及相关设计提供精确模拟手段。     

基于 ＮＡＯ 机器人的行走约束研究

针对为了控制支撑脚与地面接触的零力矩点（ＺＭＰ）而无法控制骨盆与自由足的运动的问题， 以腿部１１个自由度的 ＮＡＯ 机器人为研究对象，在对 ＮＡＯ 机器人进行运动规划过程中必须适当考虑骨盆 与自由足的运动限制，采用了 Ｂｒｙａｎｔ角度进行限制和对骨盆的平移运动能够改善单支撑阶段的ＺＭＰ控制， 并同时合成骨盆的旋转运动，对自由足姿态实现全面控制。     

非周期量化间歇控制的复杂动态网络同步分析

带有多重时变时滞的复杂动态网络同步研究得到广泛关注.基于非周期量化间歇控制策略,讨论一类带有时变时滞耦合动态复杂网络的指数同步问题.通过构造适当的时间依赖Lyapunov函数,经过严格理论分析,得到保证该动态网络实现指数同步的若干充分条件.通过数值模拟验证了所得理论结果的有效性和正确性.     

面向轮缘磨耗的动车组车轮型面多目标优化设计

CRH1型动车组最初采用的LMA型车轮踏面不能很好地匹配列车的悬挂参数,影响了列车在直线和大半径曲线上运行时的稳定性,后被新设计的LMD型踏面取代。LMD型踏面为列车运行提供更好的稳定性,却出现了严重的轮缘磨损和钢轨侧磨现象。此次优化过程首先对LMA和LMD型踏面的综合性能进行理论分析,并依据当前两种型面使用中出现的问题,以保证车辆直线运行稳定性与减小通过小半径曲线时的轮缘磨耗为目标,建立数值优化模型,并采用改进的粒子群优化算法对模型进行了求解。结果表明,该方法具有较快的计算速度与收敛性;获得的新型车轮踏面可以保证CRH1型动车组较好的直线运行稳定性,小半径曲线通过时较小的轮轨横向力和轮对冲角。研究内容为车轮型面的多目标优化提供了可行方案,为改善CRH1型动车组综合服役性能提供理论参考。