考虑受电弓非线性的弓网动态特性仿真研究

在以往的弓网研究中,常采用受电弓质量块模型,一般都未考虑受电弓的非线性特性。为此首先重新推导了受电弓非线性框架模型,然后研究了受电弓工作高度对归算参数的影响。最后考虑受电弓动态归算参数的影响修正了弓网耦合动力学方程,并采用龙格库塔法对其进行求解,研究受电弓非线性对弓网动态受流特性的影响。结果表明:归算质量随工作高度的变化不大,归算刚度随受电弓工作高度的变化有较大的振荡;考虑受电弓非线性因素使接触压力变化更加剧烈,列车运行速度越高,受电弓非线性特性对接触压力的影响越大,在研究高速弓网关系时,考虑受电弓非线性因素是很有必要的,可为精确研究高速弓网关系提供借鉴。     

受电弓混合建模与弓网耦合振动分析

接触网、受电弓、列车行驶工况复杂多变,弓网耦合方程建立不全面,基于受电弓参数的弓网耦合振动分析有待进一步研究。将弓头柔性的理论建模建模与传统受电弓线性模型的实验建模结合,并将气动抬升力和车体振动模拟进弓网的非线性耦合模型。利用Newmark-β法求解响应后,基于受流质量性能判断指标,分析受电弓参数以及改进前后的弓网耦合模型在列车不同行驶速度下对弓网接触力的影响。结果表明:列车低速行驶时,模型改进前后的接触力仿真结果差异很小;列车高速行驶时,两者差异增大,非线性不容忽视。此外,仿真得出M₁,M₂,K₂,C₁是影响接触网系统与受电弓系统合理匹配的关键参数。     

京沪高铁弓网系统动态接触仿真及预紧力优化

弓网接触状态直接影响电气化列车的受流性能,良好的弓网接触是高速列车安全运行的重要保证.采用Marc有限元软件及其子程序实现吊弦刚度的非线性特性模拟,并建立弓网动态接触的有限元模型,通过合理的单元类型的选用以及边界条件的定义进行仿真、分析和计算.对时速350 km/h列车和3组预紧力下的弓网接触关系进行仿真和分析,仿真计算得出较优的预紧力合理值.     

高速列车受电弓气动噪声分析与降噪研究

随着列车速度的大幅提升,气动噪声问题愈发凸显。受电弓噪声在整车噪声中占较高位置,为研究高速列车受电弓气动噪声特性,通过Lighthill声学理论的宽频噪声模型对高速列车气动噪声源进行识别,利用定常SST k-w湍流方法分析高速列车受电弓的流场特性;基于大涡模拟与FW-H声学比拟理论计算高速列车受电弓远场气动噪声。数值算例结果表明,受电弓部位的碳滑板、弓头为受电弓主要噪声源;以轨道中心线为对称线,远场气动噪声监测点的声压级及频谱特性表现出较高的对称性;在同一列车运行速度下,监测点声压级随离轨道中心线距离增大而减小,列车以不同速度运行时,其声压级降低的幅值相差较小;高速列车远场气动噪声为宽频噪声,主要能量集中在500Hz~5000Hz。提出一种射流降噪方法,在350km/h速度下,监测点总声压级值降低了15.2dB。     

高速列车弓网故障响应研究

弓网系统是牵引供电系统中重要组成部分,受电弓与接触线之间良好的动态性能是列车平稳受流的重要前提.由于列车速度的提高,弓网间耦合振动加剧,并直接导致弓网故障的发生.基于受电弓及接触网的结构动力学特性,建立了弓网垂向耦合振动系统模型,对弓网系统中受电弓连接件松动、接触线磨损、定位器失效等情况下的接触力响应进行了动力学仿真及分析,初步从动力学角度进行分类,为弓网接触力测控以及故障诊断打下基础.     

波动载荷下高速列车受电弓与接触网载流摩擦研究

为进一步提高高速列车运行过程的安全性能,对波动载荷下的高速列车的受电弓与接触网载流摩擦进行研究。具体则是构建基于Stribeck摩擦的弓网载流摩擦模型对弓网系统的摩擦特性进行分析。实验结果表明,在其他因素不变的情况下,摩擦系数随接触力波动幅度的增加而增大,随电流的增加而减小,随滑动速度的增加而增大;经过改进后的Stribeck模型进行摩擦力预测时,预测结果的相对误差最大仅为5.723 2%。以上实验结果验证了本研究的合理性以及构建的摩擦模型的优越性,对实际的设计有一定的参考价值。     

高速受电弓非定常气动特性分析

为保证高速列车受电弓与接触网之间具有良好的接触特性,针对强烈气流干扰会引起受电弓振荡的问题,用脱体涡模拟(Detached Eddy Simulation,DES)方法研究高速列车受电弓在开、闭口运行条件下的非定常抬升、阻力特性.结果表明,开、闭口运行对受电弓气动特性的影响有较大不同,尤其对受电弓及其滑板的抬升力波动影响明显.开口运行时整弓和滑板的抬升力波动幅度明显大于闭口运行;而开、闭口运行对整弓和滑板气动阻力的大小与波动幅度的影响很小。     

弓网监测系统的设计与实现

在追综国外先进的弓网监测技术的同时,自主开发了一套基于嵌入式系统的弓网监测系统,该系统通过检测受电弓与接触网的接触压力和拉出值进而分析弓网运行状况;文章主要介绍了该套系统整体设计方案,对其核心部分--车顶电气测控系统的功能需求与软硬件设计思路作了比较详细的说明;经试验证明,该系统在实验室的高频强磁场干扰、高频振动和高温环境下仍运行稳定可靠且满足实际应用的需求.     

横风对高速列车气动性能的影响

随高速列车在横风下的气动特性急剧变化,安全问题十分突出。本文以京沪高铁CRH型动车组作为典型研究对象,建立三维模型,研究横风风速和列车车速对列车轮轨动力学的影响、单列高速列车在明线横风环境中运行的气动特性,从而得出如下结论：(1)列车在横向风中行驶时,选择列车的气动升力为例,以200 km/h和300 km/h运行的列车在风速从15.1m/s逐渐增加到30.0 m/s分别增加了340.6%和337.2%的气动升力;在风速为15.1 m/s, 22.2 m/s和30.0 m/s时,车速从200 km/h增加到300 km/h时,分别增加了18.3%、19.1%和20.1%的气动升力。由此可知,在横向风环境下列车车体所受的气动升力随着车速和风速的提高而逐渐增大。(2)在横风环境下,列车的迎风侧大部分区域受正压,背风侧大部分受负压,最大正压区域为头车鼻尖处,空气流速在列车上端拐角边缘最高。根据列车长度方向,列车两侧的压强差逐渐减少。通过对高速列车的气动特性进行研究,从而为高速列车风灾防治和运行安全管理提供参考,以及为制定具有自主知识产权的高速风灾安全预警控制系统提供了科学依据。     

弓网电弧接触线温度分布仿真研究

为了分析弓网电弧对接触网导线温升的影响,以接触线为研究对象,建立了电弧作用下弓网系统滑动摩擦副的三维有限元模型,利用COMSOL Multiphysics仿真分析,得到不同类型的接触网导线在不同环境下的温度分布特征.结果表明:相同条件下,铜镁合金、纯铜、铜锡合金接触线的温升依次升高.接触线的截面积越大温升越高.同种接触导线分别处于正常、覆冰和潮湿状态时,接触线的温升依次升高.仿真结果对选择接触线以及降低弓网电弧对接触线的热损伤具有一定参考价值.     

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,...     

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.     

苏州轨道交通5号线列车降弓拉弧问题分析

城市轨道交通线路弓网关系的稳定直接影响电客车的受流质量与设备安全。本文针对苏州轨道交通5号线列车库内静态调试过程中出现的一起降弓拉弧事件,通过建立数学模型,对电弧的伏安特性曲线与电弧能量进行了定性分析,为电客车降单弓不产生拉弧提供了理论依据。同时结合列车依次在降前、降后受电弓工况下辅助供电系统的运行逻辑,判断降后弓时的拉弧原因,并提出了有效的解决方案。     

基于SSD的受电弓拉弧在线检测方法

针对高速列车受电弓在运行中与接触网接触不良产生拉弧,拉弧产生的环境复杂在线检测困难的问题。该文将图像处理与深度学习目标检测相结合,设计了一种基于改进SSD的受电弓拉弧目标检测模型。通过对模型的训练数据集模糊、加噪等处理来扩充数据集,模拟受电弓运行的各种复杂环境,提高模型的鲁棒性。其次,SSD模型基础网络用轻量型MobileNet网络,减小了模型的计算量,提高检测速度。并对采集的待检测弓网图像进行预处理,增强了弓网图像的特征信息,进一步提高了受电弓拉弧的平均检测精度。实验得出该方法能够满足列车受电弓拉弧检测需求,检测性能好,便于加载到列车上使用。     

基于CFD的汽车空气动力特性分析

汽车的空气动力特性对汽车的动力性、经济性、操稳性以及安全性影响重大.应用计算流体力学(CFD)对汽车的空气动力特性进行计算.建立了不同尾部、不同车身前部的汽车几何模型,并对几何模型进行了流线型处理.设置各模型的计算域初始条件以及选取湍流模型,对计算域内的网格进行剖分,并对网格进行了无关性处理,以消除网格数量对计算结果的影响.对各模型的气动特性进行计算,分别计算了相同车身前部不同车尾外形、相同车尾外形不同车身前部汽车的气动力特性,并将计算结果与经过流线型处理后的汽车进行对比,以分析汽车车前身和车尾的外形设计对其气动特性的影响.     

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.     

高速列车旅客呼叫系统的设计

高速列车旅客呼叫系统是为方便旅客而设置的一种特殊装置，这种原本在飞机上提供的服务现在也开始应用在旅客列车上。本文介绍了一种高速列车旅客呼叫系统的设计方案，并给出了实现该方案的系统结构、控制器和呼叫器结构、通信协议和关键的软件模块。最后，讨论了该系统需要进一步完善之处。     

直线轨道涡流制动对高速列车制动动力学特性的影响

列车制动性能直接影响车辆运行安全性和平稳性、稳定性,本文研究了加装直线轨道涡流制动系统对不同动力分配方式的高速列车制动动力学特性的影响规律.首先建立了6M2T和4M4T两种编组方式的列车动力学仿真模型,并与线路实验数据进行对比,验证了模型的有效性.基于该模型,研究了不同时速下的列车在不同动力分配形式下的动力学特性.针对惰行工况、电空制动工况与加装直线轨道涡流制动系统的联合制动工况,分别研究了第1、5、8节车厢的Sperling 指标、脱轨系数、轮重减载率、轮轨作用力的变化规律,研究结果表明,动力分配方式、制动特性对车辆动力学性能有显著影响,涉及的关键动力学性能指标均满足安全限值标准,研究结果将为高速列车加装直线轨道涡流制动系统提供理论参考.