基于傅立叶变换法的高速铁路轨道振动分析

建立轨道结构三层弹性梁模型,考虑轨道不平顺对振动响应的影响,利用傅立叶变换法求解振动位移.通过计算我国现有几种高速动车组运行时引发轨道结构的振动位移响应,得到轨道结构的振动加速度,分析了轨道不平顺及列车速度对振动幅值的影响.研究表明,较差的轨道不平顺状态及列车高速运行的组合情况下,轨道振动响应幅值将迅速增大.     

高速列车随机激振载荷无砟轨道路基的动应力分布规律

相较于传统的列车-轨道-路基整体耦合三维有限元模型,提出一种优化处理列车荷载的方法,基于多体系统动力学理论建立列车-轨道垂向耦合模型,并通过数值计算得到考虑了轨道随机不平顺条件下的轮轨激振载荷,随后利用二次开发子程序将轮轨载荷导入无砟轨道-路基-天然地基土非线性数值分析三维有限元模型,在此基础上研究分析高速移动荷载作用...     

地铁循环荷载作用下上海软土路基的长期沉降计算

采用数值模拟与经验方法相结合,计算地铁循环荷载作用下轨道地基的长期沉降.以人工数定激励力法模拟列车荷载,以FLAC3D软件建立隧道以及周围土体的数值模型,计算第1次加载后模型的变形和应力.分别结合3种不同的经验算法,以分层总和法计算轨道地基的长期沉降,结果表明:3种算法计算得到的长期沉降和年沉降量分布规律相似,均随深度的增大而增大;算法2所得的平均沉降的计算值结果偏大,算法3偏小.     

基于小波理论的双六自由度试验台轨道不平顺模拟

为了提高轨道不平顺的模拟精度并完善轨道不平顺模拟过程,以轨道不平顺功率谱为研究基础,提出了一种利用小波理论模拟轨道不平顺时域波形的新方法。以美国6级轨道谱为例,分别对比了由三角函数法和小波理论法得到的功率谱模拟值与解析值,明显看出小波理论模拟法精确度更高。将由小波理论模拟法得到的时域波形作为振动激励输入,利用Matlab/Simulink搭建的位姿解算模型进行仿真计算,得到双六自由度试验台各作动器的伸缩量,并在试验台上进行了动态模拟试验,得到的波形复现效果良好,说明本文模拟方法可行。     

基于高斯混合模型的列车随机振动加速度响应最大值分布统计分析

为可靠地评估列车运行的安全性与平稳性，基于多体动力学理论和概率统计方法，对随机轨道不平顺激励作用下列车加速度响应最大值的分布规律进行分析。采用多体动力学软件Simpack建立列车–轨道耦合模型，通过三角级数法模拟得到轨道不平顺作为随机输入激励，基于Monte-Carlo方法计算得到了列车在行驶过程中加速度响应的样本序列。将列车加速度响应样本序列的最大值作为随机变量进行统计分析，通过构建基于高斯混合模型的列车振动加速度响应最大值的概率密度分布函数，并结合期望最大化算法对概率模型参数进行最大似然估计，从而对列车加速度响应最大值分布的统计规律以及响应样本数量的选取开展研究。结果表明：采用高斯混合模型能够有效地拟合列车加速度响应最大值的分布规律；此外，随着车速的增加，列车加速度响应最大值分布的离散性增强。     

地铁移动荷载作用下地基沉降的弹塑性分析

土体本构、隧道-地基模型与地铁荷载模拟是长期地铁移动荷载作用下地基土沉降研究的三个关键因素.本文以Drucker-Prager塑性本构模型表示土体应力-应变关系,采用与不平顺管理标准相应的激振力来模拟列车竖向动荷载,使用FLAC3D软件建立了地基结构的空间模型,详细探讨地铁隧道地基土沉降在不同加载次数下的动力反应和沉降规律.研究结果表明:埋深对地基土沉降的影响明显,随着埋深的减少,地基土的沉降逐渐增加;对于长期动荷载作用下的地基变形问题,采用塑性本构模型更能符合实际工况.     

铁路路基动力响应的分布规律研究

在模拟了铁路轨道不平顺和高速列车振动荷载的基础上,分析了铁路路基动力响应(位移、加速度、应力)在列车荷载作用下线路横断面的分布规律,得到路基动力响应的横断面分布图,找出了路基动力响应的最不利位置.将模拟计算出的路基动力响应数值与秦沈客运专线现场测试试验的实测数据对比,结果一致.     

轨道不平顺引起的车轨桥空间耦合振动分析

轨道不平顺对车轨桥空间耦合振动的影响是一个有待研究的问题。本文建立了车辆一无碴轨道-桥梁系统的空间耦合振动模型,并通过功率谱密度得到轨道不平顺的时域模拟样本,以其为激励源,分析车辆-轨道-桥梁空间耦合振动响应。通过对比,考虑高低不平顺的空间模型与4种几何不平顺的计算结果,由此得到,轨道不平顺的改变主要影响轨上部分的振动,对轨下部分以及桥梁结构影响不大。     

饱和地基上铁路交通引起的地面振动分析

针对饱和地基上列车运行引起的地面振动问题,利用列车-轨道有限元模型计算得到轨道与路基间的相互作用力,经傅立叶变换后作为地面振动计算的激励荷载;在此基础上,结合由薄层法得到的饱和地基动力G reen函数,对饱和地基上列车行驶条件下所产生的地面振动进行了计算分析和振动评价.结果表明:列车车速在一定范围内对振动有较大影响;列车引起的地面振动在近轨道处基本能够满足住宅区振动标准.     

地铁列车振动对临近建筑内人体舒适度的影响研究

随着城际轨道交通的迅速发展,列车营运引起的环境振动造成人体的不舒适已成为人们关注的焦点之一.通过对隶属度和振动加速度之间的关系的分析,建立了基于模糊理论的建筑结构内人体舒适度的烦恼率模型.利用隧道--建筑物三维有限元结构模型,并采用车辆轨道系统随机振动荷载时程谱加载,模拟得到了地铁车辆振动引起的建筑物内各层楼板中心点的加速度、速度等振动参数,给出了地铁振动引起的烦恼率曲线,进而得到了地铁列车运营产生的振动相对于人体舒适度参数.     

考虑冲击限制和响应下列车参考速度仿真模型

为提升地铁列车参考速度仿真模型的可靠性,对列车运行速度计算的影响因素进行分析,在常规列车参考速度仿真模型基础上建立一种改进模型.常规参考速度仿真模型通常将列车响应加速度直接等效为给列车的指令加速度,在改进模型中综合考虑了该过程中地铁列车牵引/制动系统对指令加速度的冲击率约束处理和响应加速度的动态实现过程.应用该模型对哈尔滨地铁列车的参考速度进行了仿真分析,并将常规模型、改进模型的计算结果与实测数据进行对比.结果表明:与常规模型相比,通过改进模型获得的参考速度计算结果与实测数据具有更高的吻合度.列车参考速度是自动驾驶系统跟踪控制的基本参数,在常规模型基础上考虑指令加速度冲击限制和响应过程可提高计算精度.     

Analysis of the Dynamic Response of a Shield Tunnel in Soft Soil Under a Metro-Train Vibrating Load

1 Introduction In recent years, with the development of traffic on ringroads around cities, more and more attention has been paid to the impact of this metro traffic oper- ating on lining structures and the environment. With the structure of the tunnel lining as the critical carrier and barrier in transmitting the vibrating load waves, the analysis of dynamic responses of tunnels is quite important. Some scientists have already made some investigations in this field. Zhang[1] studied the dy- n…     

考虑车网耦合的地铁供电系统潮流计算研究

针对既有地铁牵引供电系统离线潮流计算模型无法有效描述实际地铁线路上多车运行情况时的车网电耦合现象,文章建立地铁供电系统车网在线电耦合仿真模型,分析列车运行时车对牵引网的影响,以及实际系统中多车运行时网压波动对列车牵引性能的影响,提出一种基于HLA的车网耦合仿真架构,并对某实际地铁线路进行车网电耦合仿真。仿真结果表明:与传统的离线潮流计算模型相比,所提出的车网电耦合仿真计算模型能更准确地反映实际牵引网的网压动态变化和潮流分布,以及网压波动对列车运行的影响,而且算法的收敛性好。     

城市轨道交通列车牵引计算与仿真

地铁列车运行状态分析、计算是确定地铁列车牵引电机功率及其牵引供电系统容量的需要。根据地铁列车的运行状态建立了列车牵引计算模型,在Matlab仿真平台上编写了地铁列车多种运行工况下的仿真程序,并通过算例验证了列车牵引计算模型的正确性。     

列车制动状态储油罐瞬态响应分析

在建立储油罐液固耦合振动方程基础上,采用大型通用有限元分析软件ANSYS对制动状态下铁路车载容器的动态响应问题进行了实例分析和计算.建立了车载油罐的液固耦合系统有限元模型,并且对列车制动条件下的满载和空载储油罐进行了瞬态仿真分析,绘出了制动时油罐不同时刻的变形图和均方应力最大点的幅值图,将满载和空载的车载储油罐分析结果进行了比较.分析结果可以为储油罐的结构动力学设计提供参考,为提高车载储油罐的可靠性提供数值依据.     

列车用升降压变换器的研究

设计了一种新型列车用变换器。它的输入电压在35 V-90 V之间变动,而输出电压为50 V,额定输出功率为300 W。该变换器的主电路采用Buck-Boost拓扑结构,开关管采用双管并联但互补导通的工作方式;控制器采用具有双路互补输出PWM驱动信号的SG3525芯片。运用状态空间平均法推导了电流连续模式下变换器功率级小信号模型,并写出了控制输出传递函数。利用Matlab画出了系统开环传递函数的波特图,通过分析波特图的特性设计了控制电路的双极点双零点补偿网络及参数。运用Matlab/Sim-ulink中的模块库为系统建立了仿真模型,给出了仿真结果。在输入电压变动范围内,做了一系列轻载和满载实验,验证了设计方法理论上的正确性。     

Performance study of combined test rig for metro train traction

This paper deals with a combined test rig for a traction system in the laboratory environment. An experimental system was designed and implemented to verify the performance of the traction system for a metro train. For a highly accurate control of the system, a hybrid control algorithm combining vector control and slip frequency control was applied to control the traction inverter. The design method of the flywheels, which represent the equivalent model of the train moment inertia, was elaborated. A train runtime diagnosis system was completed by adopting the multifunction vehicle bus (MVB) protocol. The dynamic performance of the metro power traction system was emulated under the control of the train runtime diagnosis system. Using the combined test rig, the performances of the traction system in traction, braking, temperature rise, etc., were verified through traction and breaking experiments.

     

地铁列车车头的紊态外流场数值仿真研究

基于结构动力学和空气动力学理论,以三维不可压缩黏性流体的Navier-stokes方程和k-ε双方程紊流模型为基础,推导建立了地铁列车车头的空气动力学模型.对具有流线型头部形状的地铁B型列车以及通过变化流线型头部纵剖面或流线型头部长度设计出的3种新型列车车头的周围流场进行数值仿真.分析了地铁车辆在隧道中运行的动力学特性、气动特性、压力分布及其阻力系数,优化了车头流线型造型,达到了既减小车头气动阻力又使车头美观大方的目的.     

Smoke movement in a tunnel of a running metro train on fire

Research on the distribution of smoke in tunnels is significant for the fire emergency rescue after an operating metro train catches fire. A dynamic grid technique was adopted to research the law of smoke flow diffusion inside the tunnel when the bottom of a metro train was on fire and to compare the effect of longitudinal ventilation modes on the smoke motion when the burning train stopped. Research results show that the slipstream curves around the train obtained by numerical simulation are consistent with experimental data. When the train decelerates, the smoke flow first extends to the tail of the train. With the decrease of the train's speed, the smoke flow diffuses to the head of the train. After the train stops, the slipstream around the train formed in the process of train operation plays a leading role in the smoke diffusion in the tunnel. The smoke flow quickly diffuses to the domain in front of the train. After forward mechanical ventilation is provided, the smoke flow inside the tunnel continues to diffuse downstream. When reverse mechanical ventilation operates, the smoke in front of the train flows back rapidly and diffuses to the rear of the train.     

严寒地区商场建筑空调冷负荷特性分析

利用严寒地区典型商场建筑基础数据,建立冷负荷分析模型,应用HDY-SMAD空调负荷模拟软件对对象建筑进行模拟,进而单独分析各主要因素对空调冷负荷的影响,确定对象建筑单一因素变化对全热冷负荷所造成的影响.