隧道交会最不利长度下高速动车组转向架气动力变化规律研究

采用动模型试验测试隧道表面和动车组车体表面测点的时程压力,验证雷诺平均方程应用于计算列车通过隧道空气动力学的有效性,结果表明数据误差满足精度要求.基于验证后的仿真算法,建立高速动车组在最不利长度隧道内交会的三维几何模型,计算高速动车组转向架的气动力,进而分析其变化规律.计算结果及分析表明:尾车转向架6的阻力最大,其阻力的最大值和幅值与速度的二次方成正比关系;头车转向架1和尾车转向架6的侧向力最大,其侧向力极值和幅值与速度的二次方成正比关系;头车转向架2的升力极值最大;当动车组低速交会时,各转向架的垂向力幅值差别不大,但当动车组运行速度超过250 km/h,转向架位置越靠前其垂向力幅值越大.     

恶劣工况下货车高摩合成闸瓦磨损分析

采用热-结构顺序耦合法对货车用高摩合成闸瓦在不同工况下的紧急制动和长大坡道调速制动进行仿真分析,并结合相关标准判定闸瓦是否满足制动要求;对相同工况下不同磨耗程度的闸瓦温度场进行曲线拟合,计算闸瓦在不同工况下的磨耗量.结果表明,仿真较真实地反映了整个制动过程中闸瓦的瞬态温度和应力变化情况、拟合曲线和原曲线具有较高的重合度、工况越恶劣闸瓦每万公里的磨耗量就越大,最大值达到21 mm/万km.     

沙漠地区铁路动车组过境风沙流卸载分布特性试验研究

针对沙漠地区动车组的过境风沙卸载分布特性开展研究。研究结果表明:线路内、外侧积沙以中沙(粒径[0.25~0.50)mm)为主,占比分别为55.24%和63.02%;设备舱、空调滤网积沙主要源于线路内侧的涡流携带风沙,其中细沙(粒径0.25 mm)占比分别为97.92%和98.24%。设备舱内积沙以动车居多、拖车相对偏少,且设备舱内积沙主要分布在有源通风设备区域;由于迎风侧上行线积沙较为严重,沿上行线运行的头车积沙量比尾车的高;风沙气候和积沙线路是影响设备舱积沙分布特性的主要因素。     

摩擦系数对滚动接触疲劳裂纹萌生和磨耗影响

提出了疲劳裂纹萌生与磨耗共存发展离散化过程建模设想,根据临界平面法材料疲劳损伤理论和Archard磨耗理论,建立钢轨三维疲劳裂纹萌生与磨耗共存发展预测模型,分析轮轨接触位置的摩擦系数对曲线段钢轨表面疲劳裂纹萌生与磨耗发展的影响.结果表明,摩擦系数对接触斑面积、形状和位置无影响,但影响轮轨接触斑黏着区/滑动区的分布和切向应力状态;随着摩擦系数的增大,钢轨的平均磨耗发展率增加、磨耗量增大、裂纹萌生寿命减小,其中,摩擦系数从0.3增大至0.7时,外轨和内轨的平均磨耗发展率分别增大了约17%～55%、16%～42%,外轨和内轨的裂纹萌生寿命分别降低约24%～34%和18%～35%;随着摩擦系数的增加,外轨的裂纹萌生位置从轨面以下2.0～2.5mm处向亚表面0.9～1.0mm移动;内轨的裂纹萌生位置基本处于轨顶面下2.4～2.6 mm;轮轨接触位置的摩擦系数控制在0.3～0.4的范围,可以达到延长钢轨疲劳裂纹萌生寿命、减缓钢轨磨耗的目的.     

样条插值在分析道路通行能力中的应用

本文首先根据道路实测视频[1],统计出事故发生后每间隔30sec,通过事故横断面的各种车数量,并按一定折算系数转换为标准车当量数,进而得出每30sec内的平均车流量。基于平均车流量散点数据,采用三次样条插值的方法,描绘了从事故发生到事故车撤离期间,事故所处横断面实际通行能力的变化曲线。同时检验了模型对于各时段内统计到的车辆数的稳定性。     

高速列车底部导流板的气动减阻特性研究

为改善列车底部流场结构，进一步减低高速列车的气动阻力，基于底部导流的思想，设计了一种列车底部转向架舱前后位置布置、截面为三角形的导流板并开展其气动减阻特性研究.以300 km/h的速度明线运行的三车编组CRH380B型高速列车为研究对象，采用Realizable k-ε湍流模型，对4种典型的导流板安装位置进行探讨，并选择减阻效果最好的导流板安装位置，分别探究了5种角度和5种高度的不同组合下的导流板减阻特性差异，对比了安装导流板前后车体、转向架以及转向架舱上的阻力变化情况、压力分布变化情况以及转向架区域的流场结构变化情况.结果表明：仅在各转向架舱前双向开行的来流方向安装导流板时的减阻效果最佳；安装导流板后，车体、转向架舱上的气动阻力虽有所增加，但转向架上的阻力明显减少，转向架区域流速降低，前后压差减小，底部流场显著改善.同时发现，15°、100 mm组合的导流板减阻效果最佳，三车减阻率达7.08%.数值仿真证明了底部导流板能有效减小列车运行阻力.     

美国超市配送技术一瞥

美国的交通运输业十分发达,铁路总长约30多万公里、铁路网平均密度为每100平方公里有4.5公里铁路;公路约有600多万公里,已形成纵横交错、四通八达的公路系统,特别是高速公路发展迅速,长度7万多公里,约占世界高速公路总里程的三分之二,各大城市间都有高速公路相通。与此相适应,美国的物流配送技术也是比较先进的。物流配送大都采用集装单元化作业,即把商品集装于社会统一系列尺寸的盛器(如托盘、集装箱、货柜)中,形成一个单元。这就为物流装卸、搬运、运输、保管、管     

400 km/h高速列车转向架底板的阻力影响数值模拟研究

采用数值仿真方法研究明线运行400 km/h高速列车转向架底板包覆结构的气动阻力影响规律,揭示不同包覆形式及安装高度、缝隙间距这两类关键构型参数的阻力影响特性及流动结构的作用特征。研究结果表明：全封一体式及分体式底板包覆方案对整体均有明显的减阻效果,最优减阻率达9.76%,以头车转向架区域为主要减阻部件,但中间车阻力有所增加,且头车包覆越完整,中间车阻力增加越明显;在不同安装高度下,底板减阻效果呈非单调变化,头车底板适当下移有利于提高整车减阻效果,其原因主要是降低了中间车的转向架阻力;当底板缝隙间距维持在一定范围内时,整车减阻效果变化不大,继续增大缝隙会导致减阻效果变差,因为过大的缝隙将显著增强气流对转向架及舱体的冲击,导致整车减阻效果降低。     

钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生和磨耗共存预测方法验证

采用小比例轮轮滚动接触疲劳试验再现钢轨裂纹萌生和磨耗过程,根据钢轨裂纹萌生和磨耗共存预测方法结合试验条件建立相应的预测模型,分别对试验和仿真预测的钢轨试样磨耗、裂纹萌生寿命和启裂角度等进行比对,从而验证钢轨裂纹萌生和磨耗共存预测方法.研究发现:当试样萌生裂纹时,有53.8％的试样经历了2个磨耗阶段,平均磨耗发展率约为5...     

双层集装箱车通过隧道气动性能实车试验研究

在合武(合肥—武汉)铁路上进行250km/h等级隧道空气动力性能实车试验;对货物列车单列过隧道及货物列车与CRH2高速动车组在隧道内交会时,集装箱箱体表面的压力变化历程及所受的气动力进行测试。测试结果表明:当2列车在隧道内交会时,交会压力波与隧道内的压力波叠加,造成隧道内列车交会产生的压力变化幅值远大于明线交会产生的压力变化幅值;车体交会侧压力变化幅值比非交会侧压力变化幅值大16%,使得车辆受到较大侧向力作用;双层集装箱车辆进入隧道口时,空气压差阻力急剧上升,之后又逐渐回落;在隧道内运行的平均阻力约为明线运行时阻力的1.56倍,货物列车120km/h和动车组250km/h在大别山隧道和鹰嘴石隧道内交会时,双层集装箱车由气动力引起的最大2s平均倾覆系数分别为0.063和0.067。     

分布式驱动电动汽车纵向车速非线性自适应估计

基于分布式驱动电动汽车,提出了一种纵向车速非线性自适应估计算法.该算法使用车辆加速度传感器信息和各车轮滑移率反馈值对车辆纵向车速进行估计.从理论上证明了纵向速度估计误差收敛.根据各车轮滑移率的大小确定各轮速估计误差在估计算法中的反馈修正比例.使用带遗忘因子的递推最小二乘算法在坡道路面对路面坡度进行了在线实时估计,进而使用坡度估计值修正纵向加速度传感器信息,实现了坡度自适应纵向车速估计.该方法具有计算量小、估计精度高的优点.通过多工况的实车试验验证了算法的有效性.     

高速列车转向架结冰特性风洞实验研究

风雪严寒环境导致转向架区域冰雪大量堆积,严重威胁高速列车行驶安全.为分析风雪严寒天气下转向架的结冰特性,采用包含简化车体和动力转向架的缩比模型,在中南大学轨道车辆积雪结冰风洞开展了高速列车转向架结冰实验研究.采用喷水系统模拟制动夹钳周围融水产生的喷水现象,以再现轮对甩水致转向架结冰过程.研究转向架区域动态结冰过程和整体结冰分布特性、各关键区域的结冰质量占比权重以及转向架结冰速率模型.研究结果表明：轮对甩出的水滴受紊乱流场作用扩散至转向架各个区域,在低温下结冰并随时间迅速发展,直至整个转向架区域被冰层覆盖;对于转向架舱,其后端板结冰严重,结冰质量占转向架舱结冰总质量的28%;对于转向架,构架和制动夹钳区域结冰分布最多,分别占转向架结冰总质量的34%和22%,空气弹簧、横梁和纵梁结冰分布较少,转向架呈现出底部结冰量大、结冰形状复杂的特性.随着结冰时间增加,各区域结冰速率不同,转向架舱、转向架的结冰总质量与结冰时间呈一次函数关系.研究获得的转向架结冰特性和结冰速率模型,可对一定运行时间内转向架结冰质量快速预测提供参考依据,对风雪环境下高速列车安全运行和转向架防除冰具有重要指导意义.     

微故事

<正>01我国首列新能源城际电动车组亮相日前,我国首列新能源电动车组在内蒙古草原进行试验。据悉,该电动车组是我国首款实现电网供能、电池供能两种动力模式转换的新能源城际电动车组,可以在不接触电网的情况下续航超过200公里。此外,这辆列车可以在全路况、全制式的轨道条件下跨轨运行,不仅可以在城际和市域内的轨道自由穿梭,而且在风沙、高寒等极端地理环境也能正常行驶。     

400 m小半径曲线钢轨打磨前后车辆动力学特性分析

本文选取某线路磨损较为严重的400 m半径曲线钢轨作为研究对象,采用多体动力学软件UM建立车辆-钢轨耦合动力学模型,不考虑钢轨打磨前后的轨面平顺性,研究分析新轨及打磨前后旧轨廓形与全新车轮LMa车轮踏面接触时车辆动力学特性.结果表明:当横移量大于7 mm时,新轨等效锥度最大,打磨后旧轨等效锥度较打磨前小,车辆通过小半径曲线性能有所降低,但同时也将减小轮轨横向力,减小轮轨磨耗;较打磨前旧轨,打磨后旧轨与LMa车轮踏面接触时,踏面接触斑内纵向蠕滑率最大值分别减小15.07%、2.82%,左右股横向蠕滑率最大值分别减小4.48%、4.69%,左右股磨耗功最大值分别减少18.06%、9.04%;打磨后旧轨轮对横向/垂向加速度变化时域图与新轨几乎重合,且最大值较打磨前分别降低4.46%、19.05%,车辆运行平稳性得到提升;打磨后轨面状态得到改善,剥离掉块得到较好整治,波浪形磨耗得到较好处理,车辆运行品质得到改善.     

彩色防滑路面材料组成对其路用性能的影响

为确定材料组成对彩色防滑路面材料性能的影响,综合考虑防滑粒料粒径、级配及胶黏剂用量,制备了3种彩色防滑路面材料。通过高温车辙试验、表面构造深度和抗滑摆值试验,对比分析了3种彩色防滑路面材料的高温性能和抗滑性能;利用湿轮磨耗仪、四轮磨耗仪进行了不同条件下的磨耗试验及加速加载试验,系统研究了3种彩色防滑路面材料的耐久性能,进而确定了彩色防滑路面的最佳材料组成。研究结果表明:3种彩色防滑路面材料均具有良好的路用性能,当4.75～2.36 mm集料用量为100%、胶黏剂撒布量为2.5 kg/m~2时,彩色防滑路面材料的动稳定度最高,为8 077次/mm,抗滑摆值最大,为82,表明该彩色防滑路面材料的高温、抗滑性能最优;3种彩色防滑路面材料均具有良好的耐久性能,当4.75～2.36 mm集料用量为100%、胶黏剂撒布量为2.5 kg/m~2时,彩色防滑路面材料1 h浸水条件下的磨耗值为70 g/m~2,高温条件下的磨耗值为64.7 g/m~2,紫外老化条件下的磨耗值为105.88 g/m~2,10%HCL溶液腐蚀条件下的磨耗值为64.7 g/m~2;在加速加载5万次磨耗后,该彩色防滑路面材料磨耗质量损失为43.3 g,磨耗值及质量损失均小于其他材料组成,且满足相关规范要求,表明该种材料组成的彩色防滑路面材料的耐久性能最优。     

强风沙环境下动车组塞拉门预防性维修周期研究

针对强风沙运用环境与长交路运行工况对动车组关键系统及部件故障的影响特性,建立基于系统可用度的预防性维修周期决策模型;考虑兰新(甘肃兰州—新疆乌鲁木齐)高铁开行时间短、检修经验不足等问题,提出基于Monte-Carlo思想的统计模拟算法。利用兰新客运专线强风沙运用环境下的塞拉门服役故障信息,对决策模型分布函数进行定义、参数估计和假设检验;利用建立的模型在MATLAB环境下仿真计算塞拉门预防性维修周期,结合现场实验验证维修决策模型和算法的有效性。研究结果表明:塞拉门故障服从形状参数为0.779、尺度参数为315158.178的双参数威布尔分布;随预防性维修周期增加,塞拉门的可用度先增加后减小,考虑到预防性维修的人员组织、均衡作业和修程间隔等因素,确定其维修保养运行里程为10万km。     

高速列车设备舱变流器冷却通风性能试验研究

为了进一步提升高速列车变流器在运行过程中的冷却性能,提高变流器设备舱的通风冷却效率,本文针对某型动车组牵引变流器通风性能进行了实车试验研究,通过在变流器进排风口位置布设传感器,监测高速列车运行过程中变流器设备舱进排风口位置处的进风风量、排风风量.对通风风量的结果和通风风量随列车运行状态的变化规律进行分析,并与变流器散热水温温升规律进行对比分析.分析发现当8车作为头车运行时,行车风方向与风机排风方向一致,促进排风,当1车作为头车运行时,行车风方向与风机排风方向相反,抑制排风.最大抑制风量占列车静置风机全速风量的1.6%.本文研究结果可为高速列车设备舱牵引变流器的设计选型及安装布置方式提供指导.     

“行星沙漠”之谜被破解

所谓“行星沙漠”,是指宇宙中距离恒星700万公里范围内没有行星这一现象。不久前,法国国家科研中心和巴黎居里大学的天文学家们发现,一颗太阳系以外的行星被氢气层所围绕,该氢气层不仅温度高,而且范围很广,也就是说,该行星处于“蒸发”状态。这个发现使“行星沙漠”的成因有了初步的解释。科学家们是通过哈勃望远镜上的紫外线分光镜,对距地球150光年的飞马星座内类似于太阳的恒星HD209458进行重点观察,他们同时还对距其700万公里内每3天半就围绕它运行一周的行星HB209458b进行了研究。观察和研究结果发现,HB209458b行星的氢气层高达20万公里,使得它看起来比实际上大了3倍;而且,氢气还在恒星辐射的推动下,     

稀土高碳当量灰口铸铁组织与性能的研究

本文研究了利用稀土合金改善高碳当量灰口铸铁质量的可能性,稀土合金对高碳当 量灰口铸铁组织和性能影响的规律,以及稀土夹杂物在铸铁各相中分布的规律．发现了 稀土合金加入量与铸铁的机械性能之间明显的对应关系——“双峰值效应”。对稀土高 碳当量灰口铸铁的某些高温机械、物理、化学性能进行了研究。结果表明稀土合金加入 到高碳当量灰口铸铁中以后能净化铁水,改善组织,并提高其性能．     

高速列车转向架部位气动噪声数值模拟及降噪研究

基于Lighthill声学理论,采用三维、LES大涡模拟和FW-H声学模型对高速列车转向架部位气动噪声进行数值模拟,并提出降噪改进意见.研究结果表明:转向架部位气动噪声在很宽的频带内存在,无明显的主频率,是一种宽频噪声;各监测点气动噪声频谱在低频时幅值较大,随着频率的升高,幅值下降,1/3倍频程A声压级主要集中在315～1 250 Hz频率范围内;当来流速度一定时,距离气动噪声源越远,声压级幅值和总声压级越小;在列车转向架部位设置裙板后,运行速度为300 km/h时,车外声压级幅值较无裙板时有所减小,平均降幅约为8％,总声压级平均降幅1.3 dBA;适当增加裙板面积后,声压级幅值平均降幅达到12％,总声压级平均降幅2.08dBA,降噪效果较明显.