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.     

高速道岔曲尖轨疲劳裂纹成因分析

根据高速铁路18号单开道岔的基本轨-曲尖轨设计廓形和实测廓形数据，采用车辆-道岔动力学模型，分析了列车逆向-侧向过岔时轮载位置的转移、基本轨和尖轨上的接触斑法向应力和疲劳裂纹指数，提出了高速道岔曲尖轨疲劳裂纹形成的原因。研究发现：高速道岔基本轨和尖轨实测廓形显示尖轨降低值存在不足，使得同一转向架1、2位轮对的外轮轮载转移分别过早和过快，且随着车轮和钢轨廓形磨耗，这种情况进一步恶化。由此造成曲尖轨受到较大的法向接触应力，特别是1位轮对的外轮对曲尖轨轨肩和轨距角疲劳裂纹的形成贡献度最大。曲尖轨最早出现裂纹的区域在其顶宽20~50mm范围内。     

高速铁路并联隧道横通道对隧道内压力变化的影响

给出了高速列车穿越横通道高速铁路并联隧道时压力变化的三维非定常黏性流场数值模拟过程,研究了两条并联隧道横通道的面积变化、位置变化和斜交方式对并联隧道及横通道内压力变化的影响规律.计算结果表明:并联隧道横通道的存在,使得隧道内压力变化的最大值降低,隧道横通道断面积越大,则最大压力梯度的降低率越小,当横通道的断面积与隧道断面积之比为0.3左右时,其降低隧道中测点的最大压力及压力梯度的效果最好;横通道对隧道的降压效果与隧道交叉方式有关,横通道与隧道的斜交方式为正交,且正交角度控制在60°左右时,横通道对隧道内的降压效果比较好.对比分析表明,当并联隧道内的横通道、竖井及避洞在隧道内的位置、断面积、长度及与隧道的斜交角度相同时,竖井的降压效果最好,横通道次之,避洞的降压效果最差.     

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。     

高速电主轴热特性仿真与实验研究

对高速电主轴温度场分布随转速的变化规律进行了研究。通过在外壳上布置一定数量的温度传感器,对不同转速下的外壳温度进行实时测量,并将实验结果与ANSYS的模拟结果进行对比,验证了采用在电主轴外壳上布置多个测点测量与仿真相结合的方法来预测电主轴内部温度场分布的可行性;另外还分析了在不同转速下,高速电主轴关键部位的温升,仿真结果表明:主轴在6000~10000 r/min时,温升呈线性增加,在大于10000 r/min后,温升以指数规律增加。     

面向OD客流的高速列车开行方案的优化

满足旅客出行需求的列车开行方案能够更好地吸引客流，提高高速铁路的核心竞争力.以最大化经济收益和最小化出行费用为目标函数，以高速铁路开行方案为研究对象，以旅客出行需求等作为约束条件，将列车开行方案与OD客流量结合起来，同时考虑旅客的购票心理和列车购票的时效性，建立了一种基于动态客流的列车开行方案的多目标优化模型，并设计一种基于个体信息和改进变异算子的多目标差分(SG-MOSaDE)算法进行求解.以广州市某线路为例进行实验，结果表明，优化后的开行方案不仅最大化满足了旅客出行需求，而且在提高铁路部门经济收益的同时降低了旅客的出行花费，并且优化后的列车总停站次数较原来有所下降，停站方案更加均衡.     

轨道-路基体系一致动力相似设计方法与动力试验

在室内动力试验中,为考虑缩尺模型轨道和路基结构的动力效应以及二者的相互作用,提出了轨道-路基体系一致动力相似设计方法:即在对轨道结构进行动力相似设计的同时,保持轨道-路基模型的加速度相似比为1,再通过轨道和路基遵循相同的长度相似比、控制路基模型剪切波速相似来进行路基结构动力设计.采用该方法进行了缩尺比为1/4的轨道-路基模型结构的相似设计,开展了不同激振频率工况下模型体系的动力试验,测试并分析了路基模型不同位置处的加速度反应等,确定了试验模型体系一阶固有频率.结果表明:加速度在向下传递过程中存在时间尺度上的滞后效应;同一激振频率下,路基不同结构层处加速度频谱分析的特征频率一致.     

高速列车头型近场与远场噪声预测

建立了某头型的1∶8缩比三车编组气动噪声仿真模型,采用大涡模拟获得车身湍流脉动压力,基于FW-H方程和声扰动方程分别获得远场噪声和近场噪声,从而建立一整套头型气动噪声预测方法.远场测点总声压级的仿真结果与风洞试验结果相差小于2.0dB(A),频谱变化趋势相同,量级相差较小,表明基于FW-H方程得到远场噪声的可行性.基于声扰动方程能够获得头型关键部位的总声压级,通过对比量级发现,转向架部位总声压级量级远大于其他部位,这与传声器阵列识别结果相吻合,从而验证了声扰动方程获得近场噪声结果.对比头型各部位湍流脉动总压力级和总声压级发现,转向架和排障器量级大于车窗、鼻锥和车体;与湍流脉动总压力级相比,总声压级分布更为均匀,量级更小.     

利用单检波器数据估计高铁列车运行速度

在列车结构基本上固定的前提下, 仅利用高铁线路隔离区外单个检波器采集的地震数据来估计高铁的运行速度。通过给出列车经过铁路上一点时该点的受力函数振幅谱与列车运行速度的关系, 提出一种基于速度扫描的列车速度估计方法。首先根据列车结构参数及预设列车运行速度生成一系列受力函数振幅谱, 然后计算各种速度下的受力函数振幅谱与单个检波器所接收到信号振幅谱的互相关函数, 最终选取互相关函数值最大时对应的速度作为列车运行速度的估计值。合成数据及实测数据的结果均证明所提方法的合理性, 有望将此方法推广到其他道路交通中具有固定结构交通工具的速度估计中。     

高铁波场等效震源时间函数反演方法研究

基于桥墩均匀分布且高铁列车匀速行驶情况下, 每个桥墩源的震源时间函数仅存在时间延迟差异的假设, 分别通过构建均匀空间声波模型以及半无限空间弹性波模型, 计算格林函数, 给出反演所用的线性方程组。利用最小二乘法对高铁波场的等效震源时间函数进行反演, 测试在一定噪声水平下的反演效果, 探讨各种因素对反演结果的影响。