高速列车座椅外观设计“特征-风格”映射机制的推理方法

分析了我国高速列车座椅设计的发展现状和未来趋势,提出了高速列车座椅设计知识的挖掘方法.结合人类的语言习惯提出了设计风格的描述和量化方法,在开展形态调研分析的基础上提取了列车座椅的关键特征属性.应用粗糙集理论实现了基于目标风格的造型特征集约减和重要度计算,从而建立了高速列车座椅"特征-风格"间的映射关系和推理方法.实例分析的结果表明,这种基于规则推理的设计方法能够达到用户对产品设计的感性需求,较以往完全由设计师主观思维所主导的设计具有更强的针对性和指导性,有助于设计师创造性思维的发散和收敛.     

高速列车舒适性评价

该文主要研究高速轮轨环境下,抛开车辆系统动力学研究的课题,将重点放在高速列车内饰对乘客舒适性的影响,为高速列车的内饰改进设计提供参考.     

基于欧洲列车时刻表的高速列车行车组织方案

通过对欧洲列车时刻表等相关数据的统计和分析,总结欧洲主要类型高速列车基于路网节点系统的行车组织特点及规律,包括列车开行方案中的列车起迄点选择、停站方案设计、列车之间的接续和换乘、直达与中转换乘方案结合方式、时刻表结构和高速列车下线运行方式等,并结合我国实际路情提出建议方案,欧洲的一些先进的设计理念对我国未来快速客运网中高速列车的行车组织方案的研究具有借鉴意义.     

CRH高速列车品牌形象构成要素调查研究

为了从品牌建设与设计管理的角度研究CRH高速列车的工业设计现状,提出了相应的优化设计策略,采用访谈与问卷调查的方法对CRH高速列车品牌形象的构成要素进行了实证研究;调查数据处理中采用探索性因子分析的方法共抽取了视觉形象、乘坐体验、价值认同、企业形象、配套服务及广告宣传等6个CRH品牌形象构成要素,结合CRH高速列车的设计现状对每个要素的内涵、目前设计中的不足进行了详细分析,并指出了CRH高速列车品牌形象优化设计的方向,强调品牌识别性、特色性与一致性的要求。     

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.     

气动作用下高速列车响应特性研究

该研究的总体研究目标是弄清楚在气动作用下高速列车整车与关键零部件的动力学响应特征以及对运行速度提升后出现的新现象的规律分析与总结。前期主要研究工作是针对气动-轮轨联合作用条件下高速列车动力学响应分析建立分析方法与仿真模型,分析、整理与总结实车实测数据规律,发现新现象,为计算分析模型提供相关的验证数据与条件。后期研究主要是对分析方法与计算模型的改进、完善与检验,对出现的新现象规律进行总结。后期的4项研究内容为:(1)考虑流固耦合的列车刚体动力学分析模型研究;(2)考虑流固耦合的列车刚柔体动力学分析模型研究;(3)气动载荷作用下高速列车车体振动行为及动态响应研究;(4)关键结构疲劳可靠性分析。该研究主要阐述2013年度取得的主要研究进展与阶段性成果。针对上述研究内容,主要研究成果包括:建立了高速列车流固耦合、刚柔耦合仿真模型;建立考虑一系悬挂质量效应与车体弹性的动态响应仿真模型;提出了增量谐波平衡法与线性频响函数法相结合求解高速列车系统稳态解的方法及轨道动态不平顺模拟方法;分析了考虑轨道不平顺作用下,气动载荷对高速列车直线与曲线通过时的动力学响应的影响;获得了高速列车车体振动响应随运行速度的变化特征;对高速列车系统中的内共振现象进行解释与分析;研究了高速列车侧窗受交会压力波作用下的动态响应;分析了高速列车裙板结构在气动载荷作用下的动态响应及颤振行为。     

铁路运输高速化的仿真研究

从高速化的发展趋势出发，应用仿真研究方法，以沪宁高速区段为例，对高速列车的牵引、制动和阻力特性进行分析，计算比较了从180 km/h中速列车到500 km/h高速列车的不同旅行速度、运行时分、运能等有关高速列车运用效果的要素，并对不同速度等级高速列车的能耗进行了初步比较，分析了在现有科技水平下铁路干线高速化应选用的合理速度。     

基于自适应观测器的列车牵引系统执行器故障诊断

针对高速列车牵引系统执行器故障,提出了一种基于自适应观测器的故障诊断方法。针对高速列车纵向运动模型参数不易获得的特点,建立了参数未知的列车动态数学模型。考虑到高速列车牵引系统具有多个执行器,其故障发生时间及位置未知,针对不同故障位置,设计了基于自适应技术的故障诊断观测器,观测器相关参数由自适应律更新,通过观测器与列车系统匹配实现故障诊断,基于李雅普诺夫稳定性定理,证明了匹配观测器的收敛性和不匹配观测器无法收敛,从而诊断出故障位置及时刻。最后通过一个高速列车仿真例子验证了所提故障诊断方法的有效性。     

双接收北斗卫星和GSM-R的动车定位方案研究

伴随现在铁路的高速发展,高速列车的定位问题会严重影响列车的运行安全,因此要对高速列车进行精确的定位,以确保列车高速安全的运行。原有的列车定位是基于轨道电路、交叉电缆回线、应答器、记轴器、航位推算、GSM-R等单一或覆盖定位方法不能完全保证现有高速列车的全方位定位安全。采用列车前后同时接受双北斗卫星和双GSM-R的定位,再综合车载陀螺仪、里程仪用融合算法来实现高速列车精确定位和实时运行安全。本文采用的两种方法相融合方法提高高速列车定位精度,从而保证了列车的高速行车安全。     

高速列车动态系统鲁棒故障诊断滤波器设计

针对高速列车动态系统研究了鲁棒故障诊断滤波器的设计问题。首先,通过引入多质点力学模型刻画了高速列车动态特性,并将线性化过程中产生的高阶项以及由轨道曲线阻力、坡度以及隧道阻力造成的非线性不确定阻力建模为具有特定方向性特征的外界干扰。其次,将高速列车常发的牵引系统故障、传感器组故障以及车体结构故障归结为两类故障模型,通过建立两类故障的等价关系,在故障诊断滤波器设计过程中将本文考虑的三种故障统一化为类执行器故障进行处理。最后,针对高速列车动态系统多质点模型,基于几何方法通过系统左特征向量配置设计鲁棒故障诊断滤波器,并进行了数值仿真,仿真结果验证了本故障诊断滤波器设计方法的有效性。     

基于优化列车模型上的多模软切换的高速列车速度控制

针对高速列车速度控制的快速性、精度以及多模态切换控制的振荡等问题,提出一种基于T-S型模糊加权的多模软切换控制方法.在建立高速列车运动学模型的过程中,结合真实的列车参数进行了模型参数寻优设计;传统的单质点模型不考虑列车长度,在变坡点会出现较大的速度计算误差,因此结合真实的线路数据提出了附加阻力优化计算方法.再采用T-S型模糊推理对模糊控制、模糊PID控制及PI控制进行软切换控制设计.根据分析结果可知,附加阻力优化计算方法有效地提高了变坡点附近受力计算的精度,减小了速度控制的误差.针对优化后的列车模型所设计的多模软切换控制在兼顾多种控制方法优点的同时,克服了切换控制的振荡问题,提高了高速列车速度控制的精度和舒适度.     

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。     

长大坡道高速列车制动闸片磨耗规律分析

高原铁路具有桥隧比高、长大坡道多、高寒高海拔、自然地理环境极其复杂等特点，高速列车长时间在上述复杂环境中运行时，其制动闸片损耗较在平原地区更为严重，但是目前国内尚无先例研究长大坡道环境下在役期间高速列车制动闸片的磨耗情况，导致长大坡道高速列车制动闸片状态监测技术缺乏相应理论支撑.首先通过自适应参数灰度映射方法及结构分解算法融合红外图像和可见光图像的优点，建立了制动闸片图像识别模型.然后以长大坡道和传统坡道为例，对高温环境和低温环境下高速列车制动闸片进行图像采集及磨耗量计算分析.结果显示：在同一环境温度下，高速列车制动闸片在长大坡道与传统坡道下的磨耗量差值随着走行里程的增加而增加；在同一坡道线路下，高速列车制动闸片在高温环境与低温环境下的磨耗量差值随着走行里程的增加基本无变化；高速列车制动闸片磨耗速度受坡道线路的影响比受环境温度的影响更大.研究成果可为研究高原铁路高速列车制动闸片状态监测提供理论支撑.     

浅析继电保护、牵引供电系统在长期超负荷状态下的对策

我国高速铁路目前尚处于发展阶段,没有形成大规模的高速铁路网,为了弥补高速铁路网的不足,部分跨区域的高铁列车需要在普速线路上"借道"开行,这样就导致了部分普速铁路在满足既有繁忙的客货运条件下,又要开行大量跨区域的动车组列车,导致电气化铁道牵引供电系统长期处于严重超负荷状态下。本文以萧甬线(杭州萧山至宁波)为例,分析了继电保护、牵引供电系统在长期严重超负荷状态(超设计条件)下的对策,以供有关人员参考。     

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。     

400 km/h高速列车“蝶形”风阻制动装置设计与仿真

为了进一步提高时速400 km高速列车风阻制动装置的工程应用可行性及科学性,有效弥补列车高速阶段制动力不足问题.本文基于三维定常不可压的黏性流场N-S及k-ε双方程模型,以CR400AF平台动车组流线型外观为雏形,装配新型“蝶形”风阻制动装置,分别建立不同工况流体动力学计算模型,对不带制动风翼板及带制动风翼板高速列车在不同速度等级条件的气动特性作了对比分析,同时重点分析计算了时速400 km/h高速列车首排制动风翼板紧急制动工作时在风载荷作用下的强度及振动特性.研究结果表明：不同速度等级工况下带首排制动风翼板较不带首排制动风翼板高速列车所受空气阻力有大幅增加,整车阻力系数从0.234增大至0.255;设计安装42Cr4材质首排制动风翼板高速列车400 km/h运行时,整车所受空气阻力增大约14.0%,首排制动风翼板所受气动载荷约为3.72 kN,作用下最大应力点出现在风翼板两侧上部拉杆连接处,远小于材料屈服极限,满足强度设计要求;高速列车首排制动风翼板前12阶模态振动所对应的固有频率范围为143.53～845.64 Hz,其中1～5阶主振型为风翼板上部前后弯曲及扭振,6～12阶逐渐扩展...     

京沪高速铁路列车开行模式的研究

以京沪高速铁路为背景,结合该线的客流预测结果,提出全部中速列车输送、高速列车下线加换乘及高速列车下线加中速列车上高速线输送跨线客流的3种模式;定义了适应度的概念,用以表征列车开行方案适应旅客需求的程度;最后从动车组利用、旅客旅行时间节省和旅客需求适应程度等方面对3种模式进行了比较.     

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。     

基于GPS的列车车辆里程表

针对传统统计列车里程方法效率低、数据不准确的弱点,提出了采用基于GPS的铁路列车车辆里程表设计方法.通过GPS系统采集、计算列车行驶里程,数据库系统调度、管理数据和计算机网络进行数据共享,实现对铁路列车车辆里程的高速、高效管理与维护.     

高速列车塞拉门瞬态动力学分析

建立了高速列车塞拉门等效分析模型,设定了高速列车交会时动力学栽荷,对高速列车塞拉门进行了模态分析并数值模拟其在动栽荷下的瞬态响应．