隧道纵向风及列车侧门开启方式对车厢内火灾温度场影响研究

为了探究隧道纵向通风、列车侧门开启方式对车厢内部火灾烟气温度分布的影响规律,建立1∶15缩尺寸“车-隧”耦合试验模型,以及着火车厢侧门双侧开启时“车-隧”耦合区间车厢内部考虑无量纲纵向风速、无量纲侧门开口因子、无量纲火源热释放速率的无量纲烟气回流长度分段函数关系式。定性分析车厢顶部烟气温度分布规律,定量分析车厢内烟气回流长度数据,从而揭示烟气回流长度随纵向风速、侧门开启方式和火源热释放速率变化的规律。研究结果表明:不同纵向风速下,火源上游烟气温度分布在贯通门位置处发生明显降低。不同侧门开启方式下,着火车厢侧门双侧开启工况的火源上游温度衰减速率大于侧门单侧开启的工况;随着车厢每侧侧门开启数量增加,着火车厢侧门单侧开启工况与双侧开启工况的火源上游温度衰减速率差距随之增大。着火车厢、非着火车厢侧门均单侧开启时,烟气回流长度变化规律受贯通门停滞影响较大,当火源热释放速率增大至5.7 kW,纵向风速大于0.8 m/s后,烟气回流长度不再随纵向风速的增大而变化。着火车厢侧门双侧开启、非着火车厢侧门单侧开启时,烟气回流长度符合加速衰减区、停滞区、缓慢衰减区变化规律。研究结果可为提升列车火灾烟气防治效果,加强区间隧道烟气控制及运营安全提供经验和理论参考。

基于劝导式思维的地铁车厢空间设计策略

目的从劝导式思维出发,通过设计介入寻求合理的地铁车厢布局,借助行为导向来规避公共环境下的不良行为习惯。方法首先,梳理劝导设计和可供性作用机制的构成内涵,归纳出劝导设计与可供性的结合特性;其次,利用劝导式设计思维,探讨地铁乘客行为及其发生机制,寻找地铁车厢空间设计的劝导机会点;最后,通过调研和实地观察,找出造成车厢人流分布不均的主要因素。结果通过剖析车厢空间设计三要素,结合FBM模型和可供性作用机制,构建地铁车厢空间设计框架和劝导式设计模型,最终提出以乘客行为为中心的地铁车厢劝导式设计策略,即利用不同功能件的差异化舒适度调整区域吸引率;利用系统内部元素透明性进行路径劝导;利用视觉传达系统的符号暗示性实现行为触发。结论在车厢空间设计中引入劝导式思维,可有效缓解车厢人流分布不均的情况,为地铁空间设计改良提供了新思路。

双目视觉的货车车厢完整尺寸测量

针对货车车厢完整尺寸的快速测量,提出了一种基于双目视觉的测量方法。依据相机成像模型和标定原理对双目相机进行标定实验,使用标定后的双目相机从货车侧后方采集货车车厢图像,再采用U 2-Net显著性目标检测算法对采集的货车车厢图像进行车厢轮廓提取,通过改进的基于图像分块的线段检测算法提取车厢边缘,结合车厢轮廓特征利用车厢边缘线段计算出特定的角点坐标,由三维坐标恢复后的车厢角点间距得到车厢尺寸。试验结果表明,车厢尺寸检测的平均误差小于4.06%,体积检测平均误差小于5.83%,可用于实际测量。

地铁车厢拉环创新设计研究

拉环是地铁车厢内的重要部件,为乘客的出行安全保驾护航。乘客处于站立状态时,需要依靠拉环的辅助保持自身平衡,并以此确保人身安全。对于地铁车厢内饰设计整体效果而言,拉环具有比较显性的视觉影响,因此拉环设计的创新既要与车厢的内饰风格相协调。

稀土镧对Q450NQR1铁路车厢用钢中夹杂物生成的影响

文章通过采用感应炉试验和热力学计算研究钢中镧元素含量对钢中夹杂物的影响,得出在Q450NQR1铁路车厢用钢的钢液热力学条件下,首先形成的是稀土硫氧化物,然后是稀土镧的铝酸盐、氧化物、碳化物、硫化物,最后是反应趋势较小的镧-硅和镧-铝金属间化合物以及稀土氢化物。通过Ohnaka偏析模型的计算得出,LaAs和LaP夹杂物可以在凝固过程中产生。

基于感性工学的永磁悬浮车厢造型设计研究

轨道交通作为未来新兴的出行方式,其造型设计应符合用户的感性需求。本文运用感性工学的方法,首先,确定感性词汇与永磁悬浮车厢典型样本,然后,对永磁悬浮车厢形态元素进行分解,最后,基于数量化Ⅰ类理论方法建立感性词汇与永磁悬浮车厢形态元素的数学模型。设计方案验证结论的可行性。通过对用户感性需求的研究为永磁悬浮车厢的创新设计提供新的思路,使永磁悬浮车厢符合用户的感性需求,为其造型设计和改进提供参考。

基于机器视觉的煤炭运输列车车厢状态智能检测方法

提出基于机器视觉的煤炭运输列车车厢状态智能检测方法,该方法能及时发现安全隐患并进行预警,提升检车效率,有效预防事故的发生,保障煤炭运输的安全。利用线阵相机等设备采集煤炭运输列车车厢的原始图像;利用Retinex算法增强列车车厢原始图像,提升图像质量;采用索贝尔算子对图像中的车厢实施切分处理,得到每一节完整的车厢图片,用于后续的车厢状态检测;构建YOLOv5算法,并提出一种抑制异类冗余框的方法,对其实施改进,利用改进后的方法完成对煤炭运输列车车厢状态的智能检测,并将检测结果应用于车厢异常报警中。实验证明,该方法能够精准检测煤炭运输列车车厢状态,并及时发出报警信息,在mAP和FPS方面均有较好的表现。

火车厢清扫车及其吸嘴的设计研究

提出并定义了火车厢清扫车产品,设计开发了一款火车厢清扫车。首先,通过对火车厢及余料特性的研究分析,设定了火车厢清扫车整车的目标参数,并进行了整车结构设计。其次,针对火车厢清扫宽度和风道布置结构,设计了三种结构吸嘴,通过仿真分析,得出倒锥体单管吸嘴是最优结构的吸嘴。最后,通过样车试验验证了火车厢清扫车实际工作的功能、性能参数和可行性,该产品具有操作简便、清扫作业效率高、清扫干净、安全可靠、连续作业时间长等优点,可实现火车厢机械化清扫,该产品的推广和应用对铁路物流产业发展具有重要意义。

某型电动轮自卸车车厢强度分析与尺寸优化设计

以某型220 t电动轮自卸车车厢为研究对象,利用HyperWorks建立了自卸车车厢的有限元模型,对自卸车车厢的满载静止、满载转弯、满载制动、满载转弯制动、满载匀速及满载举升6种工况进行有限元分析,并基于Optimization模块对车厢厢体结构进行了尺寸优化,以该自卸车车厢板块厚度作为设计变量,在保证结构应力满足设计要求的前提下尽量减少车厢的质量,最终车厢整体质量降幅达到22.9%,实现了车厢轻量化设计目标。

基于集成学习的某重型自卸车车厢多目标优化

针对复杂自卸车车厢结构的轻量化设计问题,提出一种集成学习联合多目标优化的设计方法。以某重型自卸车车厢为研究对象,建立了高保真的车厢有限元模型,并进行3个典型静力学工况和自由模态的结构性能仿真分析。通过贡献度分析筛选出重要零部件的厚度为设计变量,以危险工况下的最大位移、最大等效应力及自由模态第1阶固有频率为约束条件,以质量和满载举升0°工况下的最大位移为优化目标,运用极端梯度提升(XGBoost)集成学习近似模型进行自卸车车厢多目标优化设计。经优化决策后的轻量化设计表明:在满足基本静动态结构性能要求下,车厢满载举升0°工况下的最大位移减少了1.98 mm,减少幅度为8.57%,车厢质量减少了0.207 t,减少幅度为6.64%,取得了较好的轻量化效果。

基于PSENet区域分割的列车车厢号定位研究

针对自然场景中行驶列车的车厢号采用现有文本定位方法容易存在严重畸变,从而导致漏检率高的问题,提出一种基于区域分割的列车车厢号精确定位方法。该方法所采用的网络模型基于PSENet,首先采用引入通道域注意力的ResNet50网络提取特征,使模型更加关注卷积通道信息,从通道域的角度对权重进行再分配,提高车厢号的定位精度;然后采用特征金字塔和自底向上路径增强模块融合多尺度特征图,将浅层网络中的强定位特征传播到深层网络,以从复杂环境中准确定位车厢号区域,降低车厢号的漏检率;最后采用基于广度优先算法的渐进尺度扩展模块对融合的特征图进行目标区域的从小尺度到大尺度的拓展分割,使用结合集合相似度度量Dice系数的损失函数对分割结果进行分类回归,输出定位结果。实验结果表明:通过在真实列车车厢号图像数据集上进行训练验证,本文提出的网络模型在铁路货运列车车厢号定位精度达到97.47%,召回率为94.14%,综合F1分数为95.78%,预测单张图约需0.2 s。相比于基础PSENet对车厢号的定位精确率提升3.78%,召回率提升1.71%,总体上车厢号的F1分数提升2.73%。研究成果可为列车车厢号自动检测识别系统提供一种高精度的车厢号检测定位方法。

基于多模态对齐融合的车厢部件语义分割算法

车厢部件的定期情况监测是列车安全运行的重要保证之一,基于深度学习的语义分割方法可以用于相关部件的位置形态确定,以便后续进行螺栓和管线是否松动或变形的检查,但这对分割精度有较高的要求。另外,仅基于普通图像的纹理特征难以应对各种实际复杂场景,会出现分割不连续、边缘轮廓不清晰的问题。为此,提出一种基于多模态数据对齐融合的语义分割算法,额外引入车厢深度图来补充普通图像中缺失的几何特征信息,再将两种模态的特征对齐后作为互补的特征融合学习,最终达到准确分割部件的目的。通过车厢部件的RGBD语义分割数据集的建立,对所提算法在实际应用场景下的效果进行验证,得到97.2%的召回率以及87.4%的平均交并比。同时,所设计模型在NYUDV2数据集上达到了53.5%的平均交并比,与同类型算法相比处于先进水平。这些结果表明,所提算法在有挑战性的车厢部件分割任务中,可以达到良好的分割效果,也具有较好的泛化性,有助于提升车厢部件检测的自动化水平,减轻人工压力。

基于病毒传播风险的地铁车厢通风系统优化研究

地铁交通系统在提供便利的同时也可能成为病毒传播的温床,优化车厢通风方式是降低病毒传播风险的重要途径。首先,通过数值模拟构建一个典型的集中回风模式地铁车厢模型,并通过实地测量数据验证其准确性。然后,在集中回风模式基础上提出了一种分散回风模式,与集中回风模式进行对比分析,探讨2种模式下车厢内流场和飞沫扩散特征。最后,结合感染风险评价模型讨论了乘客的感染风险。研究结果显示:在车厢流场和温度场方面,集中回风模式下车厢内15个测点的气流速度和温度均值分别为(0.27±0.13) m/s和(26.4±1.35)℃,分散回风模式下分别为(0.25±0.08) m/s和(26.2±0.94)℃。在飞沫扩散方面,集中回风模式下飞沫受到集中回风口产生的纵向气流影响,在车厢内扩散的区域相比于分散回风模式下更大,集中回风模式下飞沫扩散的区域是分散回风模式下的1.45倍。在乘客感染风险方面,整体上分散回风模式下站姿和坐姿乘客的感染风险都小于集中回风模式下乘客感染风险,且在飞沫释放后的0~20 s内集中回风模式下站姿乘客感染风险是分散回风模式下的1~2倍。相对于集中回风模式,车厢采用分散回风模式可以提高车厢内速度场和温度场的均匀性,并且可以更快地清除乘客呼吸区的飞沫,降低乘客的感染风险。研究结果可为进一步优化地铁车厢通风系统和保障乘客出行安全提供参考。

低真空隧道列车车厢内部火灾温度分布特征

为解决低真空隧道内高速列车运营时,火灾突发事件中出现的危险性、列车结构的完整性及人员安全等问题,以低真空隧道内的高速列车车厢为研究对象,首先用数值模拟的方法,探究着火车厢内部发生火灾后的温度衰减特征;然后分析相邻车厢内部的温度分布情况;最后研究着火车厢内部最大温度的分布特征。结果表明:着火车厢及相邻车厢顶棚处沿着纵向的温度呈指数形式衰减;相邻车厢内,功率对温度衰减影响较大,即:低火源功率(0.3~0.6 MW)下,高温烟气蔓延相对较弱,相邻车厢内乘客相对安全;中火源功率(0.7~1.1 MW)下,高温烟气蔓延显著,由于受到车厢壁面以及车门的影响出现温度突变点;高火源功率(1.2~1.5 MW)下,热羽流强度较高,高温烟气蔓延受车厢壁面以及车门的影响相对较小,在车厢连接部分与相邻车厢内的高温蔓延趋势基本一致。车厢内的最大温度与火源功率及火源至顶棚的距离有关,并存在线性关系。

深圳地铁女士优先车厢的使用行为及感知体验分析

[目的]公共交通是女性进入城市公共空间的重要方式,但“性别盲”的政策与设计忽视了性别差异带来的不同需求,因此有必要对地铁内的女士优先车厢进行研究,分析女士优先车厢的使用行为及感知体验,以提升女性在公共交通中的乘坐体验。[方法]以深圳地铁女士优先车厢为例,采取行为注记法、问卷调查法和半结构式访谈法,分别针对女性乘客和男性乘客对女士优先车厢的使用行为和感知体验进行调查分析。采取行为注记法对女士优先车厢内部的人数、性别和年龄分布进行统计;采用问卷调查法和半结构式访谈法分析女士优先车厢的使用现状、乘客使用行为和乘客对女士优先车厢的态度;通过主成分分析法分析乘客对女士优先车厢的感知体验。[结果及结论]女士优先车厢设立的必要性主要体现在满足女性乘客的特殊需求、提升女性乘客在乘坐地铁时的舒适性和方便性的人文关怀上;女士优先车厢对女性乘客服务效率低下的主要原因在于,目前没有提供满足女性乘客需求的特殊设施,导致女性乘客对女士优先车厢的满意度和感知体验均一般;影响女性乘客对女士优先车厢满意度的因子权重排序由高到低为:安全性、舒适性、婴儿车停放的便捷程度、哺乳方便性、拥挤度、空气流通性、标志易读性和标志醒目性。

低真空隧道列车车厢内部火灾乘客疏散方案

为探究真空管道运输系统内列车火灾的人员疏散问题及烟气蔓延规律,运用火灾模拟软件(FDS)及人员仿真疏散软件Pathfinder,以低真空隧道内由5节车厢构成的高速列车车厢火灾时乘客疏散为研究对象,综合比较10种疏散方案中疏散时间、烟气蔓延程度及CO体积分数,得到乘客最佳疏散方案,并设计救援车对接高速列车车门的辅助疏散方式。结果表明:当着火车厢的乘客疏散至相邻车厢时,乘客的最佳疏散方式为靠近门口的2排乘客与靠近火源的1排乘客同时离开,随后按照与火源的距离由近到远逐排撤离。若采用救援车辅助疏散,当火灾发生在车厢1、车厢2或车厢3时,救援车到达后完成全车乘客疏散的总用时分别为533、586和376 s;车厢1发生火灾时,门1的利用时间为200 s;车厢2发生火灾时,门1的利用时间为145 s;当车厢3发生火灾时,2个门的利用率较为均衡。因此,在实际疏散时,可以采用语音播报的形式引导乘客充分利用好2个车门,以节约疏散时间。

基于双层规划模型的高铁静音车厢差异化定价研究

研究高铁静音车厢的差异化定价机理,有利于调节客票产品的需求均衡分布且改善收益。本文构建了以运营企业收益最大化和旅客出行费用最小化为目标的双层规划模型,基于灵敏度分析设计算法求解模型,优化考虑静音车厢的不同客票产品的差异化定价。实验结果表明:相比实施统一票价,考虑静音车厢的差异化定价收益可提升1.5%,相比仅实施列车差异化定价,增设静音车厢收益可提升5.0%。研究成果可为高铁静音车厢定价提供决策支持。

基于灰色关联度的某畜禽车车厢多目标优化

为降低某公司4×2畜禽运输车的生产成本以及提高车辆的燃油经济性,在保证车厢结构性能的前提下,对畜禽车车厢进行轻量化设计。通过对车厢进行静态分析和动态分析,了解其结构性能后,使用混合灵敏度方法从80组设计变量中筛选出30组设计变量,再用哈默斯雷法Hammersley对设计变量进行采样;随后使用移动最小二乘法MLSR创建近似模型,并通过确定系数来判断拟合精度;最后使用多目标遗传算法MOGA对近似模型进行优化并得到帕雷托前沿,并基于灰色关联度分析从该帕雷托前沿中筛选出一组最优板厚。优化后的模型在保证车厢整体结构性能的前提下使车厢减重6.8%,并且一阶模态频率提高2.9 Hz。

基于幅流风机的地铁车厢乘员微环境及热舒适性研究

为优化地铁车厢内热流场环境,提升地铁车厢乘员的热舒适性,深入探究幅流风机不同性能参数对地铁车厢内气流分布和乘员热舒适性的影响机制。首先以某B型地铁车厢乘员为研究对象,综合考虑乘员气流舒适感和热感,提出联合应用DR-Berkeley热舒适性评价指标;然后,使用Stolwijk人体热调节生理模型,搭建幅流风机三维模型和地铁车厢整体仿真模型;最后,通过CFD软件STAR-CCM+,使用DR-Berkeley热舒适性评价指标,以7种工况,分析夏季时不同风机转速、风罩扰动转速、风机送风温度对乘员部位微环境及热舒适性的影响。研究结果表明:DR-Berkeley热舒适评价指标能合理评估地铁车厢乘员的热舒适性;在夏季满足气流舒适性的前提下,增大风机转速、降低风罩扰动转速、降低风机送风温度能提升乘员热舒适性;在7种工况中,风机转速1400 rpm、风罩扰动转速3.25 rpm、送风温度20℃时的车厢内温度和速度分布均匀,乘员微环境热流场最佳,热舒适性较好,为0.766。

某自卸车车厢的多目标尺寸优化

针对某公司的自卸车车厢研究,为了降低车厢的制造成本,故对其进行结构轻量化的研究和探索。使用HyperMesh软件对车厢的三维模型进行有限元建模,并对其有限元模型进行静态和动态特性分析,其结果均满足设计目标,并具有一定的优化空间。但由于车厢设计变量较多,故引入改进灵敏度分析的方法从38组设计变量中筛选出6组关键设计变量。使用哈默斯雷采样法进行200次采样,使用最小二乘法和径向基函数生成响应面搭建近似模型,然后以车厢的应力、位移为约束条件,以质量最小和第6阶模态频率最大为优化目标,使用多目标遗传算法(multi objective genetic algorithm,MOGA)对参数化近似模型进行优化。优化后的结果表明,在保证其车厢静态和动态结构性能的同时,最终优化结果减重0.705 t,减重率10.34%,减重效果明显。