基于混合遗传算法的高速列车截面变化率优化设计

基于遗传算法和单纯形法构造出了一种混合优化算法,对不同编码方式的算法进行了对比分析。发现混合算法的寻优能力明显优于遗传算法的寻优能力;实数编码的混合算法能够更好的保持种群多样性,在存在多个局部最优解的情况下,比二进制编码的混合算法的寻优能力强。利用构造的基于实数编码的混合算法,结合Hicks-Henne型函数参数化方法和Kriging代理模型,对高速列车的截面变化率进行了减小气动阻力的优化设计,得到了在设计空间内的最优截面变化率;优化后,三辆编组列车的气动阻力减小9.41%,其中,压差阻力减小38.02%,摩擦阻力基本不变,头车气动阻力减小12.55%,尾车气动减小13.98%。     

季冻区高速铁路路基冻融变形特征研究

为研究季冻区高速铁路路基冻融病害及其变形特征,以兰新高速铁路K1934+190无砟轨道路基断面作为研究对象,在已有的水分迁移控制微分方程、瞬态温度场控制微分方程及土体单元应力-应变方程的基础之上,建立了无砟轨道路基受水分、温度及应力影响的数学计算模型,通过模拟和现场监测对比分析了自2019年10月初至2020年5月初路基的动态变化规律。结果表明,由于水分场、温度场对季冻区高速铁路路基的耦合作用,致使路基水分变化、温度变化及由此产生的温度场重分布、水分场重分布是导致路基发生冻胀融沉的关键因素,其变形在时间域上呈规律性变化,这一结论可为研究冻土地区高速铁路路基冻害治理提供参考。     

AT供电方式综合接地系统的仿真研究

高速铁路列车运行速度高、行车密度大、牵引电流大,再加上采用整体道床,钢轨—大地泄露电阻大,导致钢轨电位急剧升高。过高的钢轨电位严重威胁人身和设备安全。为了解决钢轨电位升高问题,在设计牵引供电系统时提出了采用综合地线的措施。对高速铁路AT供电方式牵引回路进行建模,仿真分析了不同接地方案下,牵引网正常运行和短路故障时钢轨电位的分布规律与特征,以此分析综合地线系统对钢轨电位的钳制作用,并提出了适合我国高速铁路的综合接地系统。     

横风作用下列车在高架桥上运行的气动特性分析

使用计算流体力学方法研究横风条件下列车在高架桥上运行的气动特性和倾覆的危险性。基于三维N-S方程,采用滑移网格技术对列车运行进行数值模拟,并与在地面上运行作对比数值模拟计算。研究结果表明列车在高架桥上运行所受到的气动力随着侧风强度的增加而剧烈增加,随着车速的增加而缓慢增加;和地面路况运行相比,列车在计算模型中的高架桥上运行并未增大倾覆危险性。     

基于系统动力学的高铁客运需求预测

为了确定中国高铁客运需求的发展规模和规律,通过分析与高铁客运需求相关的经济、人口、设施供给及民航竞争的影响因素,建立了高铁客运需求的系统动力学模型.经过对既有历史数据的验证分析,证明系统动力学模型的有效性,且预测精度优于传统方法.根据经济人口及出行要素设定了三种增长情景,预测发现,中国未来不同情境发展下的高铁客运需求将持续上升,高铁客运周转量2024年突破1万亿人公里,高铁出行量2026年突破30亿人次.基于以上结论,提出了中国高铁建设、票价及服务方面的建议.     

高速列车外流场气动噪声的特性研究

针对高速列车外流场气动噪声完成了在线实验测试研究,对列车模型进行了简化并确定了合理性;进行了列车模型湍流流场模拟,完成了列车远场气动噪声的预测研究.研究表明,合理缩短列车不会改变车身表面声功率分布规律;高速列车气动噪声属于宽频带噪声;在频率范围(0～ 5000Hz)内气动噪声仿真与实验结果吻合较好,说明仿真方法准确度高;列车转向架处湍流最为剧烈,其次为车头鼻锥处;车身表面的气流最为平缓,进一步说明缩短列车模型的合理性.所提出的仿真方法能够为高速列车的结构优化设计提供依据,并能验证高速列车气动噪声控制方法的有效性.     

高速铁路接触线用高强高导Cu-Cr-Co/Ti合金的组织性能研究

采用真空熔炼制备了Cu-0.50Cr-xCo合金和Cu-0.50Cr-0.07Ti合金,研究了Co含量、变形量、时效温度和合金元素Co、Ti对合金的组织性能的影响。结果表明：随着Co含量的增加,Cu基体中的晶界处逐渐出现未固溶的Cr颗粒;随着变形量的增加,Cu-0.50Cr-xCo合金的显微硬度、抗拉强度分别从129.1 HV和379 MPa增加到146.2 HV和440 MPa,分别增加了13%和16%。而电导率仅从66.8 %IACS下降到65.1 %IACS;提高Cu-0.50Cr-0.10Co合金的时效温度并不能提高合金的综合性能。在实际生产中,Cu-0.50Cr-0.10Co合金的时效温度要控制在450 ℃以下;Cu-0.50Cr-0.07Ti合金的抗拉强度和电导率分别达到450 MPa和73.1 %IACS,Ti元素的强化效果明显优于Co元素的,且对Cu-0.50Cr合金的导电性能影响更小。     

中国高速铁路地震预警系统的研究与试验

 分析了中国高速铁路地震预警系统研发的迫切性,介绍了地震预警系统最新研究进展和试验验证情况,明确了地震预警系统的研究目标与预警方法,提出了地震预警系统的发展方向。     

空天高速飞行器多传感器协同跟踪任务规划研究

针对空天高速飞行器连续稳定跟踪难题,构建了基于多智能体（multi-agent system, MAS）的多传感器协同跟踪任务规划框架,建立了面向空天高速目标协同跟踪的多传感器协同调度优化模型,并提出了基于自适应克隆遗传算法(self-adaptive clonal genetic algorithm, SCGA)的协同跟踪任务规划算法。仿真实验验证了所建立的模型、算法的合理性和优越性,对未来空天高速飞行器探测预警系统的构建具有一定的技术支撑作用。     

惯性陀螺仪高速精密微型球轴承的动态摩擦力矩特性

针对高速精密球轴承内部动态摩擦力矩对惯性陀螺仪性能的影响问题, 在高速微型球轴承拟动力学基础上结合能量守恒原理, 考虑润滑油特性, 按照摩擦产生的机理建立了摩擦力矩的数学分析模型, 对高速条件下不同工况、结构参数和润滑油特性等对轴承内部摩擦力矩的影响进行了分析, 并进行了系统的试验研究. 结果表明, 该数学模型正确可行, 可以指导高速微型球轴承的设计、优化和应用.