货机主货舱多约束条件下集装器装载优化

研究当货机货物装载量确定时,货机主货舱在多约束条件下的复杂集装器装载优化问题。由于主货舱内不同装载区域约束条件的不同,将主货舱分为两个部分考虑,在符合民航货机装载规则的前提下,建立货机主货舱的装载优化模型。不但考虑了货机的重心位置约束、货舱结构约束,还考虑到弯矩、扭矩作用对货机装载的影响。并以实际重心与最优重心偏移量最小为目标,采用遗传算法寻找最优解。以波音777货机为例进行验证,表明了该模型和算法的有效性。通过此货机主货舱装载优化算法,对于货机的安全考虑更加全面,能够在满足多个客观约束条件的基础上,较快的得到最优的装载方案,为今后的航空货运配载工作提供参考。     

制动工况关门车位置对全列空车安全性影响

在既有线货物列车提速背景下,为研究关门车(关闭制动支管截断塞门从而不起制动作用的车辆)编组位置对全空货物列车安全性的影响,根据车辆系统动力学理论和车辆-轨道耦合动力学理论,建立了列车-轨道耦合系统动力学模型,分析了制动初速从80 km/h提到90 km/h时,关门车编组在全空货物列车的前、中、后三部分时,货物列车的轮轴横向力、脱轨系数、轮重减载率等安全性指标,并与无关门车时的动力学安全性指标进行了对比,结果表明:在常用制动工况下列车中有无关门车时,安全性相差不大,且均满足《机车车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》(GB/T 5599—2019)标准要求;关门车的安全性能与正常车辆相比,差异不明显;关门车位于列车头部时,轮轴横向力和脱轨系数略大于位于其他部位时的情况;关门车位于列车中部、后部时,动力学性能相差不大.     

不同路况侧风对高速列车运行安全性影响研究

建立了高架线和路堤两种不同路况下侧风作用于列车的空气动力学模型,并进行数值计算,得到了不同侧风速和不同运行速度下列车周围压强分布及列车的气动载荷特性;同时利用SIMPACK建立高速列车动力学模型,将分析得到的气动载荷施加到动力学模型上,计算列车运行的动力学特性,研究侧风对列车运行安全性的影响;参照高速列车运行安全性相关限定指标,计算了高速动车组侧风环境下的安全行车速度。     

基于车桥耦合振动的双层六线铁路桥梁疲劳性能评估

为探究双层六线铁路列车-桥梁系统耦合振动的空间效应,通过数值方法实现了车桥耦合振动的仿真计算,确定了空间影响规律及全桥最不利杆件位置,并应用于疲劳损伤评估.结合实际列车开行频率建立车桥系统仿真模型,获取桥梁变幅应力时程,并基于Miner线性损伤累积理论与S-N曲线进行疲劳损伤分析.结果表明：空间行车工况下车桥动力响应满足规范要求;相较于平面行车,空间行车时车辆动力响应增大,且动车组比货物列车增幅更明显,动车组安全性指标的空间-偏载系数达到3.808;空间行车对桥梁的横向位移影响严重,影响系数达到1.546;空间行车时桥梁各关键杆件的疲劳损伤指数出现不同程度的增幅,最高可达48.21%;桥梁服役期间主桁最不利杆件连接细节处疲劳损伤度为0.509.     

柔性轮对高速列车通过道岔的动力学响应

为研究高速列车在柔性轮对条件下通过道岔时的动力响应,采用刚柔耦合动力学仿真方法,基于CRH380高速列车模型建立柔性轮对结构条件下的车辆—道岔刚柔耦合动力学模型。以柔性轮对高速列车模型为研究对象,通过18号高速道岔,分析轮对柔性与全刚体结构条件下的车辆模型的安全性、轮轨动态相互作用、车体振动加速度及轮轨接触位置分布指标。仿真结果表明,柔性轮对高速列车模型对车辆的轮轨动态相互作用影响较大,对安全性、车体振动加速度及轮轨接触位置分布等动力学指标影响较小。     

轨道客运车辆山区小半径曲线通过性能分析

为了解决山区小半径曲线下车辆运行安全性低、平稳性差等问题,基于车辆轨道耦合动力学建立某型轨道客运车辆动力学模型;给出线路参数方程及车辆动力学方程,并对其进行仿真计算,分析曲线半径、缓和曲线长度、欠超高等山区工况曲线几何参数对轨道客运车辆通过性能的影响.研究结果表明:在一定范围内,轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数、轮重减载率等曲线通过性能指标均随着圆曲线半径、缓和曲线长度、欠超高的增大而有明显的降幅,车辆曲线通过性能增强,安全性和平稳性提高.     

定常横风作用下高速列车的安全性分析

基于空气动力学理论,建立高速列车空气动力学模型,计算不同运行速度下高速列车在明线运行和明线横风场景下的气动力荷载。同时采用多体系统动力学理论,建立车辆多体动力学仿真模型。将气动荷载导入车辆仿真模型,计算在无横风和有横风条件下,列车以不同速度行驶时的车辆动力学响应及其安全性指标。获得在无横风和有横风条件下高速列车运行安全性随速度的变化规律。研究结果表明,横风作用将对列车的安全运行构成极大的威胁。参照有关高速列车运行安全性评定标准,给出15 m/s横风风速下高速列车安全运行的速度限值。     

客货共线铁路桥上曲线参数动力分析

针对200 km/h客货共线铁路桥上曲线线形平面动力设计问题,运用多刚体动力学理论及模态综合法建立列车-曲线桥耦合振动模型,研究曲线半径、缓和曲线长度及曲线外轨超高对客货共线铁路车桥耦合动力相互作用的影响。研究结果表明:曲线半径对车桥耦合系统的横向动力响应影响显著,车体横向加速度及桥梁跨中横向位移均随曲线半径的增大而减小,从行车安全性及旅客舒适度考虑,建议一般情况下桥上最小曲线半径不应小于5.5 km,困难条件下不应小于5.0 km;桥梁跨中横向位移随缓和曲线长度的增加略微减小,桥上曲线段缓和曲线长度可按现有规范标准进行取值;当客车或货车通过时,桥梁跨中横向位移随欠超高或过超高的增大呈线性增加,曲线外轨超高主要受货车通过时桥梁横向位移最大值控制。     

集中监控装置在铁路大型编组站货物列车检查中的运用

利用铁路集中监控装置对铁路货物列车装载加固及运行安全进行检查,在确保铁路货物运输安全、增大货运检查力度的前提下,以提高货车运行安全系数为目标,坚持安全第一,预防为主的方针,从而提出新的作业模式,一方面对集中监控装置安装位置及实际意义做出评价;另一方面针对铁路货检集中监控系统的使用,提出了更安全有效的货物检查作业模式,进一步确保铁路货物列车的安全运行.     

曲线上货物列车超速引起的脱轨过程分析

针对货物列车在曲线上因超速引起的脱轨问题,根据列车-轨道系统空间振动计算模型及列车脱轨能量随机分析理论,采用轮轨位移衔接条件并考虑轮轨"游间"的影响,提出了货物列车超速条件下的脱轨过程计算方法.根据该方法,对不同曲线轨道形位等工况下的货物列车脱轨过程进行了计算,分析了列车脱轨过程中的轮轨接触状态、轮轨相对位置及几何尺寸.研究结果表明,随着曲线半径的增大,在列车脱轨瞬间,转向架摇头角及转向架与钢轨横向相对位移逐渐减小,最大值分别为5.82°和78.1 mm.该结果可为研发机械式的列车脱轨检测装置提供理论依据和基础数据,进而确保该检测装置能在列车脱轨掉道的第一时间检测到位,及时停车.     

高速列车空气动力制动会车动力学性能

采用流体力学模拟两列高速列车以400km·h-1速度交会时工况,计算列车气动载荷,并结合高速列车动力学模型研究会车工况下制动风翼板开启对列车动力学性能及运行安全性影响.结果表明:交会时列车横向及垂向位移及振动加速度均增大;与未采用空气动力制动相比,制动风翼板开启后车体振动加速度、列车最大脱轨系数、轮重减载率等均发生变化,但其运行安全性指标均在合格范围内.     

随机风载下高速列车动力学安全特性

为了研究随机风载下高速列车的动力学特性,提出一种随机风环境下高速列车安全平稳性评估方法。基于Kármán理论和Davenport相干函数通过谐波合成法建立随机风数值模拟模型,并推导随机风作用下的高速列车非定常气动载荷的计算公式。通过SIMPACK建立车辆系统动力学模型,计算不同随机风载作用下的高速列车以不同车速运行过程中的安全性指标及平稳性指标。最后,本文选择了包括脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、Sperling平稳性指标在内的多性能指标作为目标来支持决策。通过仿真对多性能指标进行评价,验证了该模型在强风下高速列车运行动力学特性研究中的适用性。     

高速转向架技术的创新研究

在介绍我国高速列车发展和创新研究平台建立的基础上,开展了引进高速动车组从轮对踏面及内侧距、线路不平顺到动车组参数的适应性研究;以提升动车组运行速度为目标,优化了京津城际铁路高速动车组的参数,并开展科学研究性试验,获得了最高运行速度394.3 km/h的高速列车运动行为及耦合系统的动力学响应特征;针对京沪高速铁路用新一代高速列车速度目标值,京津城际动车组的运用情况和无砟高架线路的不平顺谱特性,在保证更高临界速度的基础上,为了进一步提高动车组的垂向和横向动力学性能,完成了转向架结构和参数的进一步优化,实现了引进动车组的消化吸收再创新。     

车致“站桥合一”大型客站的振动响应

针对高速列车通过"站桥合一"客站所引起的客站振动问题,探讨车致客站振动响应特点、车致振动传播规律和客站振动主要影响因素。首先,以天津西站站房结构为例,利用自主开发的计算分析软件TRBF-DYNA建立"站桥合一"客站的列车-轨道-客站耦合系统空间整体动力学数值模型,分别采用多刚体动力学方法建立31自由度车辆模型,采用三维有限元方法建立轨道-客站系统模型,采用可分离式的非线性赫兹接触模型模拟轮轨接触。最后,对不同工况下列车-轨道-客站耦合振动进行分析。研究结果表明:客站以竖向振动为主,沿着与线路垂直方向和楼层高度方向,车致振动在传播的过程中快速衰减;客站动力响应及列车行车安全性指标符合规范要求,表明我国现行"站桥合一"大型客站结构设计安全度较高。     

列车耐碰撞系统有限元和多体动力学联合仿真

研究基于有限元和多体动力学技术进行列车耐碰撞系统设计的联合仿真策略.通过非线性有限元分析获得车辆吸能部件在碰撞时的力—位移关系曲线,以该曲线模拟车辆连挂之间的非线性弹簧特性,运用多体动力学技术进行了两列车的碰撞动力学仿真.通过仿真分析碰撞中列车各车辆间的作用力、变形、速度、加速度以及各个吸能部件的能量吸收等数值,实现了对新设计列车碰撞被动安全系统总体性能的评估.与高速碰撞相比,在中低速碰撞工况下,头车与第2节车体端部连接处吸收的动能占总动能的比例更高.联合仿真能较真实地模拟列车碰撞的全过程,验证了联合仿真策略的可行性.     

地铁列车与城际铁路列车的耦合动力响应分析

以天津市津滨轻轨下穿城际铁路工程为研究背景,基于ABAQUS显式动力分析模块建立了三维有限元与无限元相结合的模型,通过多点输入方式实现了列车荷载在空间的移动,计算了高速列车以不同速度运行、单列地铁列车运行、两列地铁列车相向运行耦合等不同工况下体系的振动响应,对比分析了不同工况下的加速度和位移响应.     

考虑柔性轮对的车辆系统刚柔耦合动力学响应分析

为研究柔性轮对对高速列车动力学性能的影响，采用刚柔耦合动力学仿真方法，基于CRH380高速列车模型建立了柔性轮对结构条件下的车辆—轨道刚柔耦合动力学模型。分析了轮对柔性与全刚体结构条件下的车辆模型的安全性、轮轨动态相互作用及通过性指标。仿真结果表明，在车速300 km/h时，两模型在动力学指标上具有明显差异，主要表现在柔性轮对车辆模型轮轨垂向力幅值及轮重减载率幅值都低于全刚性体车辆模型，车辆振动加速度、脱轨系数及轮轴横向力波形结果差距较小。     

不同转向架中心距铁路平车动力学性能仿真研究

研究具有不同转向架中心距NX70和NX70A型铁路平车的动力学性能.应用Simpack仿真平台建立动力学模型,根据中国铁路线路条件及货物装载基本技术条件设定运行工况和装载工况.采用脱轨系数和轮重减载率作为车辆动力学性能评判指标,基于指标最大值和均方根对比分析两种平车的动力学性能.仿真结果表明转向架中心距较大的平车表现出更好的动力学性能.     

互通式立交出口匝道分流鼻端平纵组合指标研究

为研究不同平纵线形指标条件下的互通式立交出口匝道分流鼻端行车安全性,采用小客车行车动力学仿真的方法,建立人、车、路仿真模型.通过改变分流鼻端的圆曲线半径、纵坡坡度,模拟不同条件下的行驶工况,分别对分流鼻端进行了平面线形和纵断面线形研究,得出不同工况条件下的车辆侧向加速度的响应输出,分析不同线形指标参数对分流鼻端行车安全的影响.研究结果表明:在匝道出口分流鼻端处,长缓和曲线+小半径圆曲线线形组合安全性优于短缓和曲线+大半径圆曲线线形组合.当主线设计速度为120 km/h(分流鼻处的设计速度为70 km/h),纵坡为-5%时,车辆的侧向加速度最大值为0. 58g,此时车辆侧滑危险性较大,建议设计中分流鼻端纵坡小于等于-4%.为保障分流鼻端行车安全,主线设计速度为120 km/h时,分流鼻端圆曲线半径为350 m,则纵坡应小于-3. 5%;当圆曲线半径为300 m,则纵坡应小于-3%.主线设计速度为100 km/h时,分流鼻端圆曲线半径为300 m,则纵坡应小于-4%;圆曲线半径为250 m,则纵坡应小于-3. 5%.     

基于防护速度的高速磁浮辅助停车区设置

为了在满足高速磁浮列车安全连续运行需求的前提下节约建设成本,提出了一种基于速度防护曲线的辅助停车区设置算法.在此基础上给出了一种基于基准运行速度曲线的辅助停车区算法,同时能满足多目标速度曲线并存的线路上列车安全连续运行的要求.考虑了列车运行控制系统安全性的要求,给出了工程应用中相应的辅助停车区调整方法,并在一定工况条件下进行了仿真计算,结果表明该辅助停车区算法能在一定程度上降低高速磁浮交通系统的建设成本.