孙帮成:市域轨道交通装备创新与展望

市域(郊)轨道交通是随着城市建设和经济发展而逐步兴起的一种高效大运量的公共交通方式,站间距介于城市铁路和干线铁路之间,主要解决城市中心城区与周边城镇居民工作、生活等方面的出行交通问题。其特征主要有:通勤化、公交化、快捷化、准时化、个性化。国内市域快轨前期利用都市圈内国家高速铁路、干线铁路网络为主,开行公交化城际轨道交通。目前都市圈均按各自城市建设和经济的发展规划市域轨道交通网络,建设主要有地方政府、国家铁路集团公司与地方政府合资建设两种模式。市域列车为时速160公里的CJ-5、CJ-3、CJ-6、CRH6F和时速140公里的CRH6S和温州S1。

燃料电池混合动力有轨电车动力系统设计

基于氢能的燃料电池混合动力有轨电车是现代有轨电车的研究热点.结合有轨电车的总体性能需求,对燃料电池混合动力有轨电车进行了系统设计,给出了燃料电池/超级电容混合动力系统的总体方案与拓扑结构,进行了混合动力系统配置和有轨电车牵引性能计算.结果表明,所配置的混合动力系统的输出功率分配可以很好地满足列车在0~35 km/h速度时加速度为1.2 m/s^2、最高车速70 km/h的动力性能要求.研制的混合动力系统样机在有轨电车模拟运行工况进行了试验,在试验过程中可以实现多套系统能量的分配管理.

CRH_3型动车组高压电器系统可靠性研究

高压电器系统的可靠性对动车组的安全正常运行至关重要。为研究其可靠性,深入分析CRH3型动车组高压电器系统组成结构及逻辑功能关系,建立高压电器系统的可靠性框图模型。在此基础上,依据系统可靠性理论与武广高铁CRH3型动车组高压电器系统故障统计数据,推导并证明CRH3型动车组高压电器系统各部件的可靠性规律,给出可靠性评估指标的计算方法,分析计算高压电器系统各部件的故障率与可靠度。根据高压电器系统的可靠性框图模型,结合各部件的故障率与可靠度,评估CRH3型动车组高压电器系统的可靠性。研究结果为CRH3型动车组高压电器系统各部件的安全运用、维护维修提供依据。

高速列车气动噪声源特性研究

本文建立包括头车、尾车、中间车、受电弓、6个转向架在内的CRH3高速列车整车三维绕流流动的物理数学模型,用Fluent软件内大涡模型数值计算外部瞬态流场,得到时域Lighthill声源项,对时域声源项进行傅利叶变换得到频域声源项,用有限元-无限元法计算高速列车车头及转向架、受电弓、车尾及转向架附近的气动噪声,得到高速列车主要气动噪声源的声压分布及特点。计算结果表明:受电弓弓头部附近气动噪声最大,而且具有更多高频噪声,300km/h速度运行时其总声压级为156.3dB,受电弓底座也具有很高的声压级,并且具有较多的低频噪声;在车头及第一个转向架附近,转向架区域噪声明显高于车头鼻尖处,其总声压级分别为135.3dB和129.7dB;在车尾及最后一个转向架附近,车尾部噪声大于转向架区域噪声;总气动噪声声压级按受电弓滑板、受电弓底座、车尾部、第一个转向架、车头部逐次降低。通过与现有文献的对比分析,证明了本文计算结果的正确性。

高速车体结构参数对车体模态频率的影响分析

合理的高速车体结构设计不仅能最大程度发挥车体结构的承载能力,也能减小车体振动,提高乘坐舒适度。为研究车体结构参数对车体模态频率的影响,建立了车体结构有限元分析模型,深入分析车体结构各部件主要尺寸的厚度变化对车体模态特性的影响,得到了内外地板、侧墙内壁及车顶等厚度尺寸对车体垂弯、扭转和菱形模态频率影响规律。结果表明,车顶厚度的变化对车体模态频率及车体弯扭频率比的影响最大,从而为车体结构的动态设计提供依据。

高速列车整车气动噪声及分布规律研究

本文建立包括头车、尾车、中间车、受电弓、转向架在内的CRH3型高速列车整车三维绕流流动的数值计算模型,用Fluent软件计算不同速度的外部稳态流场,基于稳态流场结果,使用宽频带噪声源模型计算车身表面气动噪声源,得到车体表面声功率级分布;以稳态流场为初始值,用大涡模拟计算车外部瞬态流场,基于瞬态流场用FW-H噪声模型预测高速列车辐射的远场噪声;分析车体表面声功率级和远场总声压级的分布规律,并将车体侧面远场噪声计算结果与试验结果进行比较分析。结果表明:列车高速运行时的气动噪声源主要是迎风侧车头及受电弓等曲率变化较大的曲面,受电弓滑板表面声功率级最大,高于头车头部15dB;从总声压级来看,受电弓滑板、头车第一个转向架和头车鼻尖处总声压级分别为160dB、135dB、130dB,受电弓滑板处具有最大的总声压级;从车体侧面噪声来看,离地面越近噪声越大。通过将远场噪声计算结果与噪声测试结果的对比证明了本文计算结果的准确性。

基于LLC谐振变换器的电力电子牵引变压器控制策略研究

采用电力电子牵引变压器取代传统工频变压器可实现高速列车牵引变压器小型化、轻量化的目标。针对由级联H桥变换器和LLC谐振变换器组成的电力电子牵引变压器,首先研究级联H桥变换器的电压电流双闭环控制策略,分析LLC谐振变换器功率反向流动的工作原理及变换器增益特性,提出采用变频控制实现功率双向流动的控制方法。为解决系统的功率平衡问题,提出一种基于LLC谐振变换器的功率平衡控制策略。该方法前级级联H桥变换器只进行基本控制,通过对后级LLC谐振变换器进行电压平衡控制,从而实现系统的功率平衡。搭建电力电子牵引变压器仿真模型和实验样机,仿真和实验结果表明所提出的控制策略能够实现功率双向流动,且各功率单元的传输功率保持一致,实现了系统的功率平衡。

高速动车组车下悬挂设备隔振设计研究

高速动车组车下悬挂设备的隔振设计应最大程度地发挥设备工作效能,减小车体振动及两者的相互影响,提高乘坐舒适度。为研究车下悬挂设备隔振器参数对隔振性能的影响,根据机械振动和减振隔振理论,推导车下典型设备(牵引变压器及冷却单元)刚度设计的动力学方程。建立车体与牵引变压器及冷却单元的有限元分析模型,并以变压器振动烈度、地板舒适性和隔振效率为评价指标,深入分析隔振器刚度、风机转速、车体一阶垂弯频率、变压器质量等对隔振性能的影响,得到隔振器刚度、风机转速、车体一阶垂弯频率和变压器质量等对隔振性能的影响规律。结果表明,隔振器刚度、风机转速、车体一阶垂弯频率和变压器质量等对隔振性能的影响明显,可为车下悬挂设备隔振设计提供依据。

高速列车节能降耗关键技术研究

随着高速铁路快速发展,大量高速列车投入运营带来了能源消耗与环境保护等一系列问题。本文系统阐述了高速列车的能耗组成、权重及影响因素,进一步详细论证了高速列车节能降耗的关键技术。从低阻力技术、高能效牵引技术和能量回收再利用与综合管理等方面详细论证了节能降耗效果,有力推动我国高速列车的绿色、节能、环保的发展,持续提高我国高速列车高能效水平。

CRH3型动车组列车网络传输介质电气特性研究

介绍了CRH3型动车组列车通信网络的基本结构和组成,详细分析了列车网络总线传输介质的电气性能指标。推导了列车网络总线的分布参数模型。针对TCN总线测试中近端串扰参数经常不合格的问题,利用所推导的分布参数模型对TCN总线的近端串扰参数进行了深入研究,并对CRH3型动车组列车网络总线的布局布线方法提出了优化建议。

PLC和VLC融合的车厢内宽带视频服务系统

电力线通信(Power Line Communication,PLC)可以为LED灯提供照明功率的同时作为骨干网为可见光通信(Visible Light Communication,VLC)馈入信息,具有很好的应用前景。提出了一个基于PLC和VLC融合的车厢内宽带视频服务系统,详细描述了该系统的结构和框架、关键技术参数,测试了演示系统的关键通信性能,讨论了未来的应用方向,可为新一代列车车厢内部的综合信息服务和通信系统提供一定的指导和参考。

高速列车流固耦合振动的研究方法及其应用

结合既有系统动力学分析方法和空气动力学研究方法,给出基于任意拉格朗日-欧拉法的高速列车与气流耦合振动的数值分析方法,包括离线耦合分析方法和在线耦合分析方法,在线耦合又可分为显式耦合分析方法和隐式耦合分析方法。介绍不同耦合分析方法在站台通过、高速交会、侧风等运行安全性方面的应用,考虑流固关系后,列车侧风安全性和交会安全性进一步降低。流固耦合数值分析方法在实例应用中得到直接或间接的验证,为高速列车流固关系研究提供1种方法和思路。

基于全轮差动转向的虚拟轨道汽车列车设计

为提高城市公共交通系统客流运输效率以满足城市居民生活与工作的出行需求,对新型城市客流载运工具结构及其运动控制方法进行研究.首先,综合轨道列车和传统汽车结构优势,提出具有大容量、自导向的虚拟轨道汽车列车架构;然后,对其基本参数和动力驱动方案进行设计,使虚拟轨道列车可灵活运行在复杂的城市空间;接着,提出虚拟轨道汽车列车的差动转向控制方法,以降低虚拟轨道汽车列车驾驶操作难度和实现车辆的自动驾驶功能;最后,搭建了虚拟轨道汽车列车的原理样车,对虚拟轨道汽车列车的差动转向控制方法的效果进行测试.实验结果表明:设计的基于全轮差动转向的虚拟轨道汽车列车控制方法,可控制车辆沿目标路径行驶,提出的具有大容量和自动驾驶功能的虚拟轨道汽车列车可运行于空间有限的城市道路,为城市公共交通车辆的开发提供参考.

高速铁路站台屏蔽门气压荷载数值分析

为研究高速铁路站台屏蔽门气压荷载特性,采用滑移网格技术和有限体积法求解气流N-S方程和湍流k-ε方程,对列车高速通过站台时屏蔽门不同位置的压力变化、压力的最大值和最小值进行计算。计算结果表明:列车高速通过时,屏蔽门上依次出现类似列车交会时的压力波动;近屏蔽门上的气压波动大于远屏蔽门;头车进出屏蔽门行车区域时,最大和最小气压分别出现峰值,且随着列车运行速度提高,屏蔽门承受的气动荷载增大,最大压力、最小压力以及两者差值的最大值出现的位置相同。

25型客车的模块化设计

从原理、目的、原则、程序、各部位模块划分的要求等几个方面对25型客车模块化设计做了详细说明。按模块化设计25型客车的生产实践证明,25型客车的模块化设计能大大提高设计、采购、生产效率,增强产品的市场适应能力,同时也可提高产品质量和企业经济效益。

为奥运加速CRH3高速动组投入商业运营

2005年11月20日，由唐山轨道客车股份有限责任公司（以下简称唐车）根据中国铁路技术装备现代化的发展战略要求，引进当今世界顶级的高速动车组先进技术，按照铁道部的统一部署，通过消化吸收再创新，构建起了时速350公里动车组产品技术平台。实现了“引进先进技术，联合设计生产，打造中国品牌”的总体要求。2008年4月11日首列国产化CRH3动车组成功下线,

动车组横向半主动悬挂模糊天棚控制研究

为了提升动车组对服役环境的适应能力、提升动车组的乘坐品质,提出一种结合模糊天棚阻尼控制方法,建立了基于模糊天棚控制的动车组横向半主动悬挂控制模型,采用模糊天棚控制策略通过分级调节二系横向减振器节流孔的开度,进而调节二系横向阻尼值,实现对车体横向振动的半主动控制,通过建立7自由度横向半车体动力学模型,分别以武广高铁客运专线、秦沈线轨道谱为输入激扰,对模糊天棚阻尼策略下的时速250 km的动车组横向振动进行了仿真计算,并与被动悬挂方式进行对比,结果表明:采用模糊天棚阻尼能够有效衰减对横向平稳性影响较大的1~15 Hz车体横向振动加速度水平,采用模糊天棚阻尼控制后车辆横向平稳性指标明显变好,可见模糊天棚阻尼控制方式能够有效提升车辆横向动力学性能,尤其是对于有跨线运营需求的车辆更有意义。

我国首列动力分散摆式内燃动车组环线动力学试验及分析

对我国首列动力分散摆式内燃动车组在中国铁道科学研究院环行铁道试验基地完成的动力学性能测试进行了分析,比较了动车采用迫导向径向转向架、柔性导向转向架的动力学性能,并考察了倾摆系统断电时动车的动力学性能。

摆式列车滚道式倾摆机构的研究

介绍了摆式列车的倾摆机理 。

摆式列车滚道式倾摆机构研究

介绍了摆式列车的倾摆机理 ,对在我国首次开发的摆式内燃动车组转向架基础上设计的滚道式倾摆机构的结构和几何特性进行了仿真研究。