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。     

横风下高速列车系统动力学的平衡状态法

基于车辆-轨道耦合动力学和空气动力学提出了一种快速计算横风下高速列车系统动力学行为的平衡状态方法.首先,忽略轨道不平顺并利用流固耦合联合仿真方法计算横风下高速列车的平衡状态;然后,将平衡状态下的气动力加载到车辆-轨道耦合动力学模型并计算高速列车动力学响应.利用建立的平衡状态方法,研究了列车在速度为13.8 m/s的横风下以350 km/h速度运行时的流固耦合动力学行为.比较了平衡状态方法和联合仿真方法两种方法下列车姿态、安全性和舒适性指标的差异,计算结果差别在3.26%以内.研究结果表明:平衡状态方法计算横风下高速列车流固耦合的效率更高.     

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...     

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.     

高速列车设备舱通风散热数值模拟

为研究格栅通风口位置和类型对设备舱通风散热性能的影响,建立包含车底设备舱和转向架等结构的高速列车空气动力学模型.基于三维非定常不可压缩N S方程和k ε两方程湍流模型,用FLUENT进行速度为350 km/h的高速列车设备舱通风散热数值模拟.结果表明,合理设置通风口位置能够有效提升设备舱通风散热性能;采用竖向格栅通风口设备舱的通风散热性能优于采用横向格栅通风口的设备舱;设备舱内发热量较大设备应置于一位端靠近出风口处,其他设备应置于设备舱二位端靠近进风口处.     

横风下桥梁高度对高速列车交会性能的影响

为研究横风下桥梁高度对高速列车会车性能的影响,基于空气动力学和列车系统动力学,分析指数风分布下不同高度桥梁周围的流场,建立高速列车多体系统动力学模型,模拟横风下列车在不同高度桥梁上会车时的表面压力特性和气动载荷特性.将得到的气动力作为外加载荷作用于列车上,分析桥梁高度对高速列车会车安全性能的影响.结果表明:当列车在环境风下交会时,背风侧列车的气动力波动大于迎风侧列车的气动力波动;当监测点风速固定且桥梁高度小于15 m时,随着桥梁高度的增加,列车的气动载荷最大幅值和安全指标最大幅值均有所减小;当桥梁高度为15～30 m时,随着桥梁高度的增加,列车的气动性能和动力学性能基本保持不变.     

基于鲁棒预测控制的高速列车节能运行研究

针对高速列车在运行过程中的传统控制策略优化精度差、难以达到理想的节能效果的问题,提出了基于安全、准点、节能等多目标要求的高速列车鲁棒预测控制策略。对列车的运行过程进行受力分析,运用聚类和最小二乘法建立了基于多模型的线性预测模型,考虑高速列车惰行运行及道路条件等情况,合理设计出列车的节能目标曲线。将相应的节能曲线作为输入量,采用鲁棒预测控制算法进行优化,有效地提高了模型的适配性和跟踪性。以CRH3型列车作为研究对象进行仿真,结果表明,鲁棒预测控制能够满足跟踪节能曲线精度的要求,验证了该节能运行方式的可行性和优越性。     

高速列车精确停车的鲁棒自触发预测控制

列车精确停车作为列车自动运行(Automatic train operation, ATO)系统的一项核心功能, 对高速列车的安全和高效运行至关重要. 本文针对高速列车停车过程的特点, 考虑在避免控制输出频繁切换的前提下实现高精度的停车曲线跟踪, 提出了基于模型预测控制(Model predictive control, MPC)的精确停车算法. 针对列车停车过程中外部不确定性阻力干扰, 采用鲁棒模型预测控制方法, 提高对外部干扰的鲁棒性. 引入自触发控制策略, 以进一步减少控制输出的频繁切换, 提高停车过程的舒适度. 该方法不需要每个采样时间都求解线性约束二次规划问题, 降低了对系统采样和通信能力的要求, 提高了算法的实用性. 分析结果表明, 高速列车精确停车控制方法的稳定性和性能指标的次优性可以得到保证. 基于高速列车实际运行数据的仿真结果验证了算法的有效性.     

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.     

面向安全评估的高速铁路CTCS-2列控系统安全性测试环境

高速铁路CTCS-2列控系统是典型的安全苛求系统。根据安全苛求系统的特点,针对高速铁路CTCS-2列控系统的安全性测试和评估需求,设计了场景—事件驱动的测试脚本语言SED_TSL,提出了高速铁路CTCS-2列控系统测试环境的功能、系统框架、测试策略,实现了基于SED_TSL的CTCS-2列控系统自动化测试环境,并投入到铁道部的CTCS-2列控系统产品制式检测中,有效地实现了列控系统产品的功能与安全性测试。     

高速铁路综合维修天窗的开设时机研究

以最小化列车运行时间增加量的权重和为目标,考虑列车运行时间、追踪间隔时分、天窗设置和运行时间范围等约束,基于列车开行方案构建了确定单条高速铁路垂直矩形天窗最佳开设时机的线性整数规划模型,对模型进行修正并给出求解策略.以京沪高速铁路为例,借助Lingo11求解确定综合维修天窗的最佳开设时机和对应的列车运行方案,有效地降低了综合维修天窗对列车运行的影响.     

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．     

轮轨匹配对高速列车动力学性能的影响

比较国内LMA,S1002G,XP55和LM等4种踏面与标准钢轨CHN60匹配的接触几何特征,通过SIMPACK建立高速动车组拖车模型,分析不同的轮轨匹配对高速列车动力学性能的影响．重力刚度小的踏面对中性差．容易产生低频大幅蛇行运动;重力刚度大的踏面对中性好,容易产生高频小幅蛇行运动．若踏面等效重力刚度在小横移量时存在“凹槽”,车辆系统在特定悬挂参数下将出现超临界分岔;踏面等效重力刚度随轮对横移缓慢增大,车辆系统将出现亚临界分岔．超临界分岔有利于对车辆的安全平稳状态进行实时监控;亚临界分岔车辆的安全平稳性不可预测、不可控制．大锥度踏面有利于抑制车体的1阶蛇行共振．     

基于改进数据包络分析的高速列车开行方案的动态评价

针对数据包络分析(DEA)方法不能反映评价指标间权重的差异性以及不能对有效决策单元排序和调整的缺点,提出一种改进的DEA方法.首先, 运用层次分析法确定各指标的权重并建立偏好锥模型;然后, 运用交叉效率对所有决策单元进行排序并根据上座率和理想决策单元对部分决策单元进行调整; 最后,运用该方法对京沪高速列车开行方案进行评价.研究发现6条运行线中有4条是DEA有效的,需要对2条非有效和1条有效运行线进行调整.实验结果表明,改进的DEA方法能够为高速旅客列车开行方案的动态调整提供理论依据.     

薄片介质高速传动的动态仿真与分析

针对薄片介质在金融自动处理设备中传动和堆叠过程中常见的卡阻故障,采用RecurDyn计算薄片介质的力学特性,获得薄片介质的弹性模量与弯曲挠度之间的关系曲线,以用于确定不同新旧程度薄片介质的弹性模量;基于票券自动处理设备中的堆叠模块,对介质在传动过程中的变形和运动姿态进行仿真,计算支撑固件的不同长度所对应的介质弯曲挠度.结果表明：支撑固件长度越大,介质产生的弯曲挠度越大,有利于避免介质堆叠时发生卡阻问题.