基于多向差分进化算法的氢燃料电池市域动车组运行协同优化

为提高氢燃料电池市域动车组的运行经济性,该文提出一种基于多向差分进化算法的氢燃料电池市域动车组运行协同优化方法。针对氢燃料电池市域动车组运行速度曲线与能量管理的耦合影响,以日均损耗价值成本评价运行综合经济性,通过多向差分进化算法离线优化运行速度和能量管理规则,并根据离线优化结果,对燃料电池和锂电池进行实时功率分配。最后,基于硬件在环平台验证所提方法在单运行区间和多运行区间下的有效性。结果表明,所提方法能够有效降低氢燃料电池市域动车组的日均损耗价值,并保证收敛精度和维持锂电池荷电状态。而且在单运行区间下,所提方法的日均损耗价值分别比优化前、仅速度优化、仅能量管理优化方法降低了15.21%、6.9%、9.51%;在多运行区间下,所提方法的日均价值损耗比分步优化方法降低了5.07%。

市域动车组采用永磁牵引系统与异步牵引系统能耗对比分析

为研究采用25kV交流的市域动车组永磁牵引系统相对异步牵引系统的节能效果,本文采用温州S1、S2线在机场-灵昆共线区段以相同的最高速度运行的实测列车牵引能耗作为对象,进行对比分析。通过测试分别得到AW0载荷模拟2.37km、3.55km站间距下电机侧逆变能耗,和AW0载荷下2.37km模拟站间距下网侧牵引能耗,并同时分析了机场至灵昆(经28‰上坡)运行和灵昆至机场(经28‰下坡)运行以及整个往返结果。结果证明永磁牵引系统具有更好的节能优势。受到网侧到电机侧能量效率的影响,网侧能耗相对于电机侧逆变能耗,节能率有所降低。站间距减小,列车频繁启停,在低速区间的节能优势发挥更明显。试验证明25kV交流供电的市域动车组采用永磁牵引系统的节能率能够达到约20~30%。

市域动车组车体模态性能提升研究

针对市域动车组车体模态频率低的问题,文章进行了理论分析和仿真优化,提出三种车体模态性能提升策略。第一,基于灵敏度分析,以型材板厚参数为变量,优化车体一阶垂弯频率。第二,改变车体结构参数,研究车门宽度尺寸对车体模态频率的影响。第三,改进车下大质量设备与车体连接方式,提升车体一阶垂弯频率。仿真与试验结果表明,优化后的整备车体一阶垂弯频率大于10 Hz,满足设计要求。

市域动车组转向架悬臂支架随机振动疲劳强度计算方法研究

市域动车组运行速度较高,轮轨振动激励高频成分较多,使得转向架上的悬臂支架在惯性振动载荷作用下振动剧烈,振动疲劳问题较为突出。针对此问题,文章提出了一种基于轴箱加速度的转向架非承载支架随机振动疲劳强度计算方法,用以评估转向架上主要承受惯性载荷的悬臂支架可靠性。该方法首先建立一系悬挂(考虑轴箱弹簧质量)的动力学特性模型,然后利用模态缩减方法建立转向架非承载支架应力对振动加速度的传递函数。基于振动加速度-应力传递函数及振动测试数据,可以快速分析支架应力响应及振动疲劳损伤。最后,开展线路试验和台架振动试验,对该方法进行验证。结果表明,该方法计算所得振动应力与试验结果基本一致。

全隧道市域动车组客室噪声优化与试验研究

为全面提升某全隧道市域动车组客室声学舒适性,并为下一代市域列车噪声优化设计提供理论指导与技术储备,开展了客室噪声优化设计与仿真试验研究。首先,对某市域动车组和运营线路进行振动噪声测试,探寻客室噪声的传递路径及主要影响因素;其次,基于试验数据分析结果,制定整车噪声优化方案;最后,通过整车试验验证噪声优化方案的工艺可行性和声学舒适性的改善效果。试验结果表明:整车和轨道条件优化整改后,静置状态下车内噪声降低3~6 dB(A),160 km/h恒速工况下车内噪声降低1~1.5 dB(A);合理打磨轨道,能使车内语言清晰度提升约10%,响度降低约7 sone,列车运行噪声声品质得以提升。

某市域动车组紧急制动电路优化

为避免列车运营过程中出现单点故障导致紧急制动无法缓解或无法施加,本文以某市域动车组为例,分析其紧急制动电路的设计原理和单点故障,并从安全性和经济性的角度综合考虑,提出了电路优化方案。经过设计验证和运用考核,证明该优化方案可有效避免紧急制动单点故障。

市域动车组锂电池自牵引性能研究

以某型市域动车组自牵引应用需求为契机,通过对比不同锂电池的技术参数和整体性能,选取了功率密度大、放电倍率大、安全性高的钛酸锂蓄电池作为动车组蓄电池,并设计了蓄电池自牵引电路。针对市域动车组正线运营过程中供电故障时的应急救援和段场内自行转线两种工况,提出正线蓄电池自牵引模式和段场蓄电池自牵引模式,并对不同模式下的牵引特性进行研究;由于正线蓄电池自牵引工况较为严苛,对该工况下蓄电池性能、牵引电机温度、绝缘栅双极晶体管(IGBT)结温进行仿真,结果表明,钛酸锂电池可以满足市域动车组长距离的自牵引应用需求。

金属漆在城际/市域动车组上的应用及色差控制

城际/市域动车组作为运行在城市间的新型运输工具,外观要求较高,金属漆的应用不仅使其车身靓丽,而且能起到较好的保护效果。文章介绍了金属漆在城际/市域动车组上的应用情况,并针对试制过程中出现的色差问题,以某市域动车组为例,分析色差影响因素及导致色差的原因,提出了相应解决方案。该方案的实施确保了金属漆色差的精确控制。

时速160 km新型市域动车组概述

文章以面向粤港澳大湾区研制的时速160 km新型市域动车组为研究对象,简要介绍了该动车组的研发背景、总体性能及参数,从电气系统、转向架、制动系统、机械系统、车内环境控制系统、智能运维系统等方面进行了详细阐述,并总结了其技术特点与先进性。

市域动车组齿轮箱关键技术研究

为满足市域动车组齿轮箱的性能需求,文章分析了市域动车组齿轮箱的主要技术参数和结构特点,对齿轮设计、箱体设计、轴承选型、润滑密封等关键技术开展研究,并对润滑油路和密封结构进行合理优化。计算验证结果表明,该型齿轮箱设计满足市域动车组的使用要求。

市域动车组外风挡设计及优化分析

文章以某型市域动车组外风挡设计为例,根据车辆在线路运行时的外风挡压缩情况,采用有限元方法分析其应力分布及变形模式,并对其进行了优化设计。首先,针对外风挡橡胶材料特性,对橡胶材料进行力学试验,获取了其力学参数,并采用多项式拟合的方式确定了橡胶本构模型;其次,对于外风挡初始方案,通过仿真分析出其变形方式的不合理,并提出改进方案;最后,基于改进方案,以应力最小化为优化目标,采用HyperMesh软件中的网格变形技术,对外风挡橡胶截面的几何参数进行了优化。结果表明,优化后的外风挡在车辆压缩时变形模式更加合理,且应力最低。

一种适用于市域动车组的轴端接地装置设计

市域动车组运行速度快,轮轴转速高,且列车启停频繁,因而加剧了轴端接地装置的磨耗。文章提出一种适用于市域动车组的轴端接地装置,介绍了该装置的结构设计特点,应用有限元软件对装置进行了静强度计算和疲劳强度校核,并通过错频试验、带电磨耗试验、带电冲击振动试验对装置的可靠性进行了验证。计算和试验结果显示,该轴端接地装置结构设计合理,材料强度满足市域动车组的使用要求。

全隧道高速市域动车组气动外形优化研究

受限于城市空间,市域动车组往往存在较长的高阻塞比隧道运行区间。随着城市轨道交通运营速度等级的提高,匹配较高速度等级与隧道运行高阻塞比的外形优化减阻技术亟待展开。采用三维稳态、可压缩雷诺时均N-S方程和SST k-w双方程湍流模型,研究不同头型市域动车组列车在无限长高阻塞比隧道内以200 km/h运行时的气动阻力分布情况,并提出合理的优化头型选型方案。所选数值方法通过风洞试验验证了其准确性。研究结果表明:对于在高阻塞比隧道中运行的市域列车,尾车表面负压较大,列车阻力分布整体呈现尾大头小,各节车厢阻力系数分布为:尾车>头车>中间车1>中间车2,分别占比约50%,26%,14%和10%。采用的头型方案中,方案3的气动阻力性能最优,相对于原方案其气动阻力降低7%。列车头型的变化对顶部气流影响较小,而底部排障器的导流设计对底部转向架区域的气流影响较大。最后,结合不同头型列车的外形特征与阻力分布情况,总结得出了高阻塞比隧道内运行时低阻头型造型的基本特点与建议:适当提高鼻尖高度,并将排障器、头部两侧设计成向上导流、增加其流线型长度。

市域动车组动力配置和牵引系统控制方式对能耗的影响

文章介绍了市域动车组的动力配置、牵引系统控制方式,对市域动车组的故障运行能力和运用冗余性,以及典型动车组牵引变流装置故障数据进行了分析,并对市域动车组在不同动力配置、牵引系统车控方式和架控方式下的牵引能耗、运行时间和旅行时间进行了计算。结果表明:对于200 km/h及以下速度级的市域动车组,在采用空电联合制动时,大动拖比编组是一种省时、节能的选择;在确保每列动车组的牵引变流装置不少于3套和IGBT器件电压等级、电流容量许可的情况下,车控方式是一种更加经济、环保的选择。

市域动车组尾车晃动机理及悬挂参数优化研究

市域动车组在单线隧道内运行时,随着运行速度增加,尾车横向晃动逐渐加大,乘坐舒适性恶化。针对此问题,文章开展了车辆横向振动测试,并对测试数据进行分析,结果表明列车尾部涡流及轨道不平顺波长与车辆滚摆频率耦合是导致尾车横向晃动的主要原因。对此,文章建立了考虑尾车空气涡流的车辆系统动力学模型,分析了车辆悬挂参数及轨道不平顺对列车尾部横向晃动的影响,并对横向减振器阻尼及抗蛇行减振器阻尼进行了优化试验研究,结果表明:降低轨道28 m波长不平顺幅度以及提高横向减振器阻尼和抗蛇行减振器阻尼可以有效改善列车尾部晃动问题。

某市域动车组盘形制动摩擦副的开发

根据某市域动车组车辆制动技术要求,开展了制动盘结构设计、盘体材料选型及摩擦副匹配性设计,开发了适合该市域动车组接口及运用工况的盘形制动摩擦副。进而通过1﹕1制动动力试验验证了摩擦副在结构设计、材料选型及盘片匹配等方面均满足车辆使用要求。提出的设计思路及试验方法可为其他市域动车组及城轨车辆制动部件的设计开发及试验验证提供有效的指导和依据。

市域动车组常用制动制动力的分配方式

文章列举了市域动车组几种常用制动的制动力分配方式,并针对每种分配方式进行了相应总结,最终提出了优化后的制动力分配方式。在保证黏着系数限制的前提下,通过该制动力分配方式,可以有效保证市域动车组运营的安全性,提高运行效率。

某国外市域动车组整车通信干扰问题分析与优化

文章以某国外市域动车组项目客室车门控制器通信故障引起的列车网络控制系统通信干扰问题为切入点,对故障现象进行统计与理论分析,查找故障的原因,提出相应的优化措施,并通过测试与正线运营来验证优化后的效果。结果显示,优化方案准确有效,优化后的动车组在运营考核中未出现类似故障。

市域动车组高压箱电场特性仿真分析

车顶高压箱是市域动车组运行的关键部件,明确高压箱的电场分布特性对市域动车组的安全运行具有重要意义。简要阐述了市域动车组高压箱的工作原理和结构构成,建立了三维有限元电场计算模型,仿真分析了高压箱体及内部器件的电位和电场分布。根据仿真计算结果,高压箱内电场分布主要集中在高压器件导电金属、绝缘材料和空气的结合点处,高压电缆终端一头部,真空断路器的上部、下部及头部,避雷器头部的电场强度相对较大。提出了对与绝缘材料接触的导电金属进行倒角处理和对端部导体金属增加绝缘护套保护的建议。

140km/h市域动车组通信方案简介

设计已应用于140km/h市域动车组项目。本项目的网络设备端口尺寸和轮询周期采用最优化分配,根据网络设备端口统计结果,计算得到的网络负载率低,满足通信带宽利用率的要求,且通信性能可靠。并介绍了和VCU软件配套使用的服务软件,通过以太网口与VCU相连,可以实现在线监测过程变量、强制过程变量以及下载故障数据等功能。对VCU的软件架构设计进行了介绍。