基于多声源模式的高速铁路噪声预测模型

基于多通道噪声振动实时采集与分析系统,利用平面传声器和高声强传声器对运行速度300km·h~(-1)以上的高速列车车体表面噪声源进行测试和分析.将高速列车声源等效为车底部线声源、车中部线声源和受电弓点声源.对列车通过时噪声测试数据进行理论计算,利用最小二乘法确定了高速列车以300km·h~(-1)速度在路堤线路上运行时3部分子声源的源强,由此建立了多声源模式下高速铁路噪声预测模型.将不同声源模式下的预测结果与实测结果进行对比,验证了该模型的有效性.该研究成果为我国制定高速铁路噪声预测标准提供了理论依据.     

基于最小方差控制的列车横向半主动悬挂控制系统设计

为了改善列车在高速运行状态下的平稳性以及提高乘坐舒适度,采用最小方差控制算法对半主动悬挂控制系统进行仿真分析,并给出基于最小方差控制的高速列车半主动悬挂控制系统的设计方案,利用Matlab-Simulink搭建仿真平台。仿真结果表明:该算法与传统被动悬挂方式相比,横向减振效果得到明显改善。     

机车车辆半主动悬挂控制系统的研究

为解决我国铁路提速后提速机车与动力车普遍存在的横向平稳性能不佳而难以适应列车在高速运行时对平稳性的要求的问题,对二系横向悬挂系统采用半主动悬挂方式,研究了机车车辆横向半主动悬挂系统的控制策略、横向天棚减振控制原理及其电子控制系统构成.研究结果表明:此控制系统采用比PID控制更便捷的控制方法,可实现横向阻尼调节,结构相对简单,实时性好,价格低廉且能耗低,控制简单,失效导向安全性良好,在此系统控制下,半主动减振器能够实现阻尼系数的在线连续调节;此系统在减振器试验台上与半主动减振器的联合实验和仿真计算所得横向平稳性指标分别为2.894和2.746,表明控制系统工作稳定,能满足控制要求,车体运行的平稳性优于被动悬挂系统.     

PID-GPC算法在高速列车横向半主动悬挂控制系统中的应用

针对列车悬挂控制系统中控制器设计的复杂性,利用SIMULINK建立了17自由度的列车整车横向振动模型,引入了PID型广义预测(PID-GPC)半主动控制原理和控制策略,将半主动悬挂与被动悬挂在横向加速度、横向位移、横向振动速度以及平稳性上进行比较分析,结果表明,采用PID-GPC半主动悬挂装置能有效抑制车体的横向振动,提高列车的运行平稳性和舒适度。     

铁路车辆-桥梁耦合系统动力学与控制问题研究思路

如今传统车辆-桥梁耦合系统动力学理论已日臻完善,理论分析已能在一定程度上代替试验工作,从而可以节省大量的人力、物力.但随着科技发展、机电技术正逐渐应用于现代车辆悬挂系统的设计中.目前悬挂系统已从传统的被动悬挂发展到了主动悬挂阶段,悬挂是影响车辆动力性能的关键部件,而车辆动力性能直接关系到了桥梁的动力性能,如何评估主动悬挂技术的采用对车辆-桥梁耦合系统动力性能的影响,成为车辆与桥梁动力相互作用研究需要面对的问题,也即是车辆-桥梁耦合系统动力学与控制问题,针对如何解决该问题本文提出了切实可行的研究思路.     

汽车主动悬挂系统的预见控制研究

对汽车主动悬挂预见控制技术进行了探讨,建立了一个1／4车辆预见控制模型,通过计算机仿真,将预见控制的主动悬挂和被动悬挂在平顺行和操作稳定性方面进行了比较,结果表明了预见控制系统对悬挂系统的性能有较大的改进,是一种比较理想的主动悬挂的控制方法。     

高速受电弓安装形式对列车气动性能的影响

受电弓作为高速列车上不可或缺的部件,其结构特性直接影响高速列车整车气动性能。采用数值仿真方法,基于三维稳态SST k-ω模型,分析高速受电弓不同安装形式对高速列车气动性能的影响以及各节车辆气动阻力的变化规律,并进一步研究其横风环境适应性。研究结果表明：当高速列车在明线运行时,高速受电弓不同安装形式对整车气动性能影响较小,但受电弓所在车辆的气动阻力变化较大;与闭口-升前弓工况相比,受电弓开口-升前弓时整车气动阻力减小2.10%,其中第6节车气动阻力减小6.06%;在横风条件下,受电弓开口-升前弓时整车横风稳定性能较优,与开口-升后弓工况相比,整车横向力与倾覆力矩分别降低2.52%和3.48%,其中第6节车横向力和倾覆力矩分别减少11.13%与18.50%。因此,在明线有无横风条件下,受电弓安装形式为开口-升前弓的气动性能均最优,且升前弓能改善受电弓后区域的流场结构,从而达到改善整车气动性能的目的。     

面向侧翻试验的线控主动转向试验台架构建

为了研究通过线控主动转向系统实现的侧翻控制,需要建立合适的试验台架.首先分析了面向侧翻的线控主动转向硬件在环实验平台结构,建立了整车模型、实验管理软件和硬件平台.硬件平台中包括转向器、磁粉制动器转矩模拟加载装置和数据采集装置.分别在75°方向盘角脉冲、25°方向盘角阶跃、20km·h~(-1)车速紧急调头、80km·h~(-1)车速双移线和70km·h~(-1)车速蛇形工况下,对仿真和实验下的表征整车侧翻程度的车身侧倾角进行了监测,得到两种结果相近,说明了该试验台架的侧翻实验的适用性.     

半挂汽车列车AFS/DYC集成控制策略设计及验证

以追踪牵引车横摆角速度和折腰角为目标,在3自由度单轨车辆模型基础上设计了主动前轮转向/直接横摆力矩控制(AFS/DYC)的集成控制策略.基于Truck Sim与Simulink搭建车辆闭环仿真模型,进行了双移线工况和鱼钩转向工况仿真试验.仿真结果表明:附着系数为0.85、车速为105 km·h~(-1)的双移线换道操作时,在施加了集成控制的闭环系统下,车辆能够较好地跟踪参考响应,避免开环系统下的摆振现象,路径跟踪得到提升;附着系数为0.30、车速为55 km·h~(-1)的鱼钩转向时,闭环系统在该工况下运行良好,车辆顺利进入鱼钩转向,避免了在开环系统下的侧滑与折叠;所设计的AFS/DYC控制策略有效,可以改善整车的横摆稳定性.     

考虑人体动力学模型的座椅自适应控制

为了研究车身振动对人体产生的影响,根据人-车-路系统之间的相互作用关系,建立二分之一人体-车辆-路面九自由度动力学模型.将一种多通道FxLMS自适应控制算法PM-MFxLMS应用于座椅振动主动控制中,在Matlab/Simulink中,建立人-车-路振动主动控制模型,并分别对被动控制、传统FxLMS算法和PM-MFxLMS算法的控制效果进行仿真对比.结果表明:低频振动(0～20 Hz)会导致人体产生共振,采用振动主动控制可以降低共振峰值,改善乘坐舒适性;与传统FxLMS算法相比,PM-MFxLMS算法具有较好的收敛性和稳定性.     

高速列车受电弓气动噪声数值模拟

受电弓作为高速列车主要噪声源之一,是一个包含许多部件的复杂结构。为研究受电弓气动噪声的主要噪声源以及远场气动噪声特性,基于计算流体力学开源软件OpenFOAM,采用大涡模拟结合K-FWH方程的联合方法,探究受电弓在250 km/h、300 km/h和350 km/h等不同速度下运行时的流场及气动噪声特性。通过模拟受电弓在不同速度以及不同开口状态下的运动,得到受电弓的频谱特性以及噪声源分布规律。结果表明,高速列车受电弓引发的远场气动噪声主要是低频和中频噪声,并且噪声频谱具有明显的主频。而远场噪声指向性方面,受电弓产生气动噪声具有偶极子特性,噪声主要向尾流斜上方传播。受电弓不同开口方向,所诱发的噪声声压级并不相同,闭口状态诱发的声压级更大。研究结果能为日后降低高速列车受电弓气动噪声的研究以及工程降噪问题提供理论参考。     

受电弓正反向运行对弓网接触压力的影响

阐述了接触网检测车受电弓在接触网上的正向及反向运行时对接触网作用力的差别,实测表明受电弓在正反向运行时对弓网接触压力有影响。建议设计时速在120km/h以下线路的电力机车应采用正向受电弓的方式行驶,以保证弓网间良好的受流性能。     

电气化铁路弓网故障分析

针对弓网故障,分别从网刮弓和弓刮网两个方面论述了造成弓网故障的原因和处理方案,结合现场运行经验提出了防止事故的措施和建议。     

高速列车等效通过时间预测

建立了300～380 km·h~(-1)运行高速列车等效通过时间预测模型,并编制了计算程序.基于高速列车车外噪声试验和声源分析,在理想偶极子声源声传递关系基础上考虑指向性修正、多声源模型和时间延迟效应,结合京沪铁路噪声测试数据优化预测模型,预测结果与实测值在不同速度和不同距离下都有很好的一致性.高速列车等效通过时间系数随速度的增大逐渐增加,在近点与远点位置呈现不同的变化规律,以往认为等效通过时间在近点位置等于l/v的结论在高速下已不成立.     

重力影响下的接触网运动微分方程

针对电气化铁路接触网动力学分析中重力作用的特性,运用基本结构与载荷分离的模式,建立重力影响下的接触网运动微分方程.受电弓与接触网的动态接触与一般的动力学系统不同,在不同时刻弓网系统的静平衡位置不同,弓网系统的重力影响不可忽略.在重力作用下的接触网是悬链形,弓网接触力在一个跨距内呈现规律的起伏变化.在不忽略这种系统的重力影响时,把承力索和接触导线当作基本结构,吊弦、定位器当作作用在基本结构上的荷载,支撑杆当作弹性支座,建立运动微分方程.     

机车受电弓弓头弹簧系统的优化设计

将非线性有限元理论应用于机车受电弓弓头弹簧系统的研究．利用一种新型、稳定的接触问题求解方法——直接约束法,对受电弓和接触网进行接触计算分析,并将工程优化算法融入有限元分析的全过程,实现了弓头弹簧关键参数的优化设计．研究结果表明,利用该方法可较好地获得具体工况条件下弓头弹簧参数与受电弓受流性能的关系,求取最优的弓头弹簧参数值,为设计新型机车受电弓产品的弓头弹簧系统提供了科学适用的工具．     

高速列车受电弓非线性控制研究

对接触网的刚度进行非线性最小二乘拟合,建立了弓网系统非线性模型,采用微分几何理论对弓网间接触力波动进行控制,提出一种输出-干扰解耦方法,通过适当的非线性坐标变换,将非线性系统转化为线性系统,并施以最优控制,仿真结果表明,控制效果良好.     

弓网状态监测与故障诊断方法研究

针对弓网振动引起的拉出值和接触线高度故障,建立了基于三角测量法求解接触线振动量的数学模型.为了再现弓网故障场景,采用了基于3G技术的视频监视与故障图像诊断方法,车载系统根据抓拍的故障图像计算出接触线拉出值与高度;车载软件通过3G网络将实时故障视频与图像传到地面计算机,地面技术人员通过地面客户端软件可以查看弓网工作全过程...     

基于全球定位系统的典型重车行驶性能

通过基于全球定位系统的实际调查,得到了不同比功率、不同装载情况下的重车行驶性能曲线.研究发现,当坡度为2%、坡长为800m时,空载、实载、超载的重车速度分别下降5,13,20km·h-1;坡度为3%时,对应的数值分别为5,25,44km·h-1.与美国通行能力手册中的典型重车行驶曲线对比发现,在相同的比功率、坡度为2%情况下,我国重车的速度比美国重车小10km·h-1,而超载车辆的速度则较美国重车小30km·h-1;在坡度为3%情况下,对应的数值分别是11,36km·h-1.