高速列车牵引变压器的通风散热性能

基于高速列车在运行过程中,封闭设备舱内会产生大量热量,若不及时排除,会损坏设备舱内的关键设备,严重影响列车安全运行,采用实车试验和数值模拟相结合的方法,研究高速列车牵引变压器风道形式对其通风散热性能的影响。研究结果表明:冷却风道出风口平均风速的数值计算结果与试验结果较吻合,两者相对误差仅为2.9%,验证了数值计算结果的可靠性;当牵引变压器风道采用对称机构时,出风口风量与风道进口面积存在1个理论关系式,通过该式可以得到任意进风口面积下牵引变压器出风口风量。     

高速列车牵引传动系统运行状态监测技术综述

高速列车牵引传动系统是典型的机电耦合闭环系统,牵引变压器、牵引变流器、牵引电机等关键部件之间密切关联,存在复杂的能量与信息变换、传递。牵引传动系统运行状态监测是保障高速列车安全运行的关键核心技术。受复杂服役工况、多物理场耦合作用、强环境干扰等不确定因素影响,闭环结构下的牵引传动系统运行状态监测存在性能退化/失效机理复杂、数据样本不充分等挑战性难题,已成为制约高速列车智能化发展的技术瓶颈。本研究针对高速列车牵引传动系统运行状态建模、异常状态监测、性能退化趋势分析及剩余寿命预测等相关方法进行了调研,分析了牵引传动系统运行状态监测技术现状和尚待解决的问题。     

高速动车组列车牵引仿真计算技术研究

随着我国高速铁路的发展,高速动车组列车牵引仿真计算具有重要意义。对高速动车组的牵引仿真计算的方法进行了研究,分析了与普通列车牵引计算的区别及相关的关键理论。介绍了自主研发的牵引仿真系统的构成和功能。以京沪高速铁路为计算实例,对4种不同的运行方案进行了仿真计算,对线路中的电分相的设置和影响进行了计算分析,并以京沪高速铁路先导试验段的冲高速试验为对象进行了模拟仿真。多次实际应用表明提出的高速动车组牵引仿真计算的方法具有良好的仿真精度和实用意义, 可以为我国高速铁路工程建设提供有效的手段,并据此提出了今后的发展     

基于SolidWorks的CRH380B动车组牵引拉杆有限元分析

在现代轨道车辆,尤其是高速动车组中,牵引拉杆起着传递列车运行所需纵向力的重要作用。列车速度越来越高,就意味着要对牵引拉杆提出更加严格的要求。以静力学有限元分析为依据,运用SolidWorks软件建立了CRH380B高速动车组牵引拉杆的三维模型,针对列车启动加速时所受的纵向力对牵引拉杆进行了有限元分析,分析结果表明,当列车以规定允许的最大加速度启动加速时,牵引拉杆受到的最大的力小于材料的许用应力,并找出了所受应力和位移最大的部分。     

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。     

超导电力科学技术研究发展中心主要成果介绍

高温超导变压器 超导变压器具有体积小、能耗低、效率高、单机容量大、过载能力强、潜在的故障限流能力等优点，有望成为未来电力变压器的换代装置。中心是国内最早进行高温超导变压器研究的开发机构，2005年研制成功我国首台并网试验运行的高温超导变压器。[第一段]     

高速列车内饰件轻量化设计

高速列车内饰作为面向乘客的界面,在整车性能及乘客安全性、舒适性等方面都有着不可替代的作用.合理选用内伟材料,使用新材料、新工艺,实现最大程度的轻量化设计.对提高高速列车的舒适性、安全性都有着重要的作用.     

基于声发射信号的铝合金材料损伤表征识别

随着高速铁路的不断提速,高铁轻量化设计中广泛采用高强铝合金材料,但高速列车齿轮箱体服役安全评价亟待完善.本文针对高速列车齿轮箱体使用的铝合金材料服役特性,搭建了声发射检测拉伸试验系统,运用BP神经网络算法对声发射信号进行训练与识别,实现对箱体材料拉伸损伤表征识别与材料服役状态的安全预警.本研究为材料损伤状态的无损实时识别提供了一种识别与预警方法.     

基于声发射信号的铝合金材料损伤表征识别

随着高速铁路的不断提速,高铁轻量化设计中广泛采用高强铝合金材料,但高速列车齿轮箱体服役安全评价亟待完善.本文针对高速列车齿轮箱体使用的铝合金材料服役特性,搭建了声发射检测拉伸试验系统,运用BP神经网络算法对声发射信号进行训练与识别,实现对箱体材料拉伸损伤表征识别与材料服役状态的安全预警.本研究为材料损伤状态的无损实时识别提供了一种识别与预警方法.     

基于超导脉冲变压器的电磁发射脉冲电源技术研究进展

基于高温超导脉冲变压器的脉冲电源技术是电感储能脉冲电源技术的一个新的发展方向,与传统电感储能脉冲电源技术相比,具有模块数少的优势.回顾了国内外基于超导脉冲变压器的脉冲电源技术发展现状,对基于高温超导脉冲变压器的脉冲电源技术模式进行了归类总结,并论述了各种脉冲电源模式的技术特点.     

激光表面改性对牵引系数的影响研究

该报告研究了激光表面改性技术形成的规则、宏观耐磨形貌对提高油润滑条件下牵引系数的影响,分析了小尺度滚滑摩擦磨损试验机、高速轮轨黏着试验台和实际轮轨接触润滑状态之间的相似律。研究结果表面,激光表面改性技术可以有效地在轮轨表面形成具有宏观性、规则性和高耐磨性的表面形貌。该表面形貌可以有效地增加列车的牵引系数。通过相似律分析表明,小尺度低速滚滑摩擦磨损试验机不能模拟实际高速列车轮轨接触水润滑状态,而大型高速轮轨粘着试验台是在实验室研究实际高速轮轨关系的有效工具。     

基于HLA/RTI的CRH2列车协同仿真接口网关设计与实现

以CRH2型高速列车为参考模型,采用多学科协同仿真的方法,对高速列车综合仿真平台和列车通信网络仿真平台之间的接口网关进行分析和研究,提出构建基于HLA/RTI(高层体系结构/联邦运行支撑环境)标准的综合仿真平台与通信网络仿真平台相匹配的接口网关,使得网络仿真平台作为一个联邦成员加入联邦执行中,参与协同仿真。基于HLA/RTI对综合仿真平台中的司机控制台系统和牵引传动系统进行仿真模拟,验证了该接口网关的有效性。     

铁道牵引变压器动态温升的仿真计算

针对铁道牵引变压器在各种负荷条件下的温升情况,进行了深入的仿真计算研究,揭示了影响牵引变压器温升的因素,并对如何充分利用牵引变压器容量提出了建议．     

牵引火炮稳态转向特性研究

对牵引火炮列车转向行驶中的稳态转向特性进行了分析和研究,建立了牵引火炮列车稳态转向的力学模型,到了表征列车转向稳定性的数学表达式,提出了对列车稳态转向特性的评价方法,认为列车的稳态转向特性是由主车稳定性因数K1决定的,只有当K1＞0时,列车才能实现稳态转向。火炮质量m2及火炮与牵引车之间的牵引距离L对K1有一定影响,在牵引火炮设计时要协调m2与L,以保证K1＞0。     

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.     

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。     

列车变坡点地段平稳操纵研究

为了研究列车变坡点地段的车钩力分布规律,减少铁道车辆在变坡点地段的断钩事故,制定变坡点地段平稳操纵方案.采用多质点建模理论对西康线上某次货运列车进行纵向动力学建模,仿真分析列车牵引力、电制力、坡道阻力并对4种典型变坡点地段的车钩力变化规律展开研究.仿真与试验结果对比表明:所建立的模型能够再现列车牵引力、电制动力和坡道阻力;上坡道变坡点地段,在上坡前提前增大牵引手柄级位能防止因位能变化而引起的纵向冲动;下坡道变坡点地段,在列车部分进入下坡道时进行牵引工况到惰行工况的转换能避免因牵引力卸载而引起的纵向冲动;鱼背式变坡点地段,在列车全部进入上坡道后进行惰行工况到牵引工况的转换能最大程度减小车钩力变化率;锅底式变坡点地段,在列车全部进入上坡道后进行惰行工况到牵引工况的转换能最大程度减小车钩力变化率.     

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。