大坡道长大隧道及隧道群环境下高速列车车内外压力波特性的实车试验研究

高速列车通过25‰单面坡隧道时,形成压力波和大气压两者耦合下的车内外压力变化特征,因此,有必要研究在隧道大气压持续变化下的高速列车通过大坡道隧道时的气动载荷和车内压力舒适性问题。采用实车试验的方法,获取动车组通过西成高铁西安北—汉中线路的列车车内外压力测试数据。研究结果表明:1)列车下坡通过25‰特长隧道时车外压力波动受隧道压力波与大气压的共同作用,整体呈上升的变化趋势;2)单面坡上坡和单面坡下坡隧道的长度由1541.2 m增大至8399.2 m时,列车车内外最大压力峰值越靠近隧道出口,单面坡隧道长度越长,列车车内外压力峰值越大;3)随着大坡道隧道长度的增大,列车头车和尾车的整车气密效率在不断减小,列车车内Δp/1 s、Δp/3 s、Δp/10 s和Δp/60 s在不断增大,相应的车内压力舒适性环境更恶劣,当列车通过长大坡道隧道群时,车内压力舒适性环境和列车车体的气密性能更差;4)与压力保护阀逻辑控制相比,压力保护阀全程关闭时列车车内压力和不同时间间隔下的最大压力变化量要更小,车内压力舒适性环境更优。

基于实车试验的大跨度桥梁轨道静态长波高低不平顺验收标准验证

由于温度、施工偏差、二期恒载等因素影响,高速铁路大跨度桥梁成桥线形与设计线形存在较大差异,且矢距差法不适用于大跨度桥梁和地基大面积沉降等区域的轨道线形验收。针对速度为250 km/h的高速铁路有砟轨道大跨度桥梁,基于轨道高低不平顺不同弦测值与车体垂向振动加速度之间的相关性,提出高低不平顺60 m弦测值与车体垂向振动加速度之间的关联关系,进而给出桥上轨道静态高低长波不平顺60 m中点弦测值10 mm的验收限值建议,最后在某主跨为672 m的高速铁路斜拉桥上预设“四峰三谷”形式的轨道高低不平顺并进行实车验证,证明此限值建议的合理性。结果表明:对于速度为250 km/h的高速铁路,车体垂向振动加速度与不平顺60 m弦测值之间呈线性关系;大跨度桥梁温度变形显著,整体表现为桥面高程与温度成反相关关系,但桥梁温度变形主要表现为长波不平顺;预设的60 m余弦波形式的轨道高低不平顺主要影响行车舒适性,对安全性影响较小,且列车速度在275 km/h及以下时,产生的车体垂向振动加速度最大值为0.98 m/s2,舒适性指标最大为2.47,评价为“优秀”,接近优秀/良好分界线。

250 km/h动车组气动载荷及动态气密特征的实车试验

为了对长期运行的现役列车车体疲劳及静强度提供载荷边界输入条件,并加强对车体气动载荷特性和车内压力舒适性的长期运用评估,采用实车试验的方法得到CRH5A型动车组线路气动载荷和频率特征及不同隧道运行工况下车内外压力波动和车内压力舒适性特征,结合实测数据和所提出的动态气密指数分析方法,计算整车动态气密指数。研究结果表明:在京沈客专沈阳—朝阳试验段,车体绝对气动压差变化范围为−2.53~0.71 kPa;车体外两侧压力无明显主频;间隔1 s和3 s的车内压力变化量最大值分别为294 Pa和383 Pa,尾车的车内压力波动最剧烈。列车通过黑山隧道、下窝堡隧道、扣莫明洞隧道、三棱山隧道4个典型长度隧道的整车动态气密性指数计算结果分别为10.46、12.13、11.06和14.40 s,对于同一列车而言,列车的动态气密指数未因所通过隧道长度的不同而有较明显的离散特征。

高速铁路隧道壁面气动压力实车试验分析

采用实车试验方法对高速动车组穿越双线隧道引发的隧道壁面气动压力进行测试,分析不同位置测点在列车通过阶段和列车驶出阶段的压力峰值.研究结果表明:不同测点压力最大峰峰值(正峰值-负峰值)可能发生在列车通过阶段,也可能发生在列车驶出隧道后的压力衰减阶段;压力峰峰值在洞口附近较小,在隧道中部较大.在列车通过隧道阶段,壁面测点压力峰峰值随着车速的增加而迅速增大.列车驶出隧道后,压力峰峰值开始周期性衰减,衰减周期为2倍的声速在隧道内传播时间;在同一周期内,隧道入口处测点压力衰减率较大,出口次之,隧道中部最小;斜切洞门缓冲结构顶部开口对降低第一个周期压力峰峰值的效果不明显,但可以明显降低多个周期后的压力峰峰值.

提高电动助力转向系统动态性能的控制策略研究及实车试验验证

为了改善电动助力转向系统的动态性能,在基本助力控制的基础上引入了电机惯量补偿控制、电机阻尼补偿控制和力矩微分控制。由于电机惯量补偿控制和电机阻尼补偿控制中都需要用到电机转速信号,因此又给出了一种电机转速观测器模型。实车试验的结果验证了上述控制策略能够有效地改善电动助力转向系统的动态性能,能减小转向盘力矩的振荡和超调量,所使用的电机转速观测器的精度基本能够满足控制系统的要求。

基于实车试验数据的换道预警规则

为了使换道预警值的设定更符合我国驾驶人的驾驶习惯,以道路试验数据为基础,分析了换道时本车与周围车辆的相对速度和距离对换道行为的影响,确定了不同速度级别下允许驾驶人执行换道操作的安全间距。研究了驾驶人取消换道和执行换道操作行为的不同特征,探讨了驾驶人对于危险判断的主观依据。最后,提出不同速度级别下针对本车周围车辆条件的预警规则,并进行了验证。结果表明:道路试验中针对周围车辆的预警比例与实际情况基本相符,提出的预警规则可行。

不同外形列车过隧道实车试验的比较分析

随着列车运行速度的提高,隧道空气动力学问题越来越突出。2005年5月在遂渝线进行了高速列车过隧道试验,对列车和隧道内空气压力变化、隧道内列车风和隧道口微气压波等参数进行了测试。结果表明:隧道内列车风风速与列车运行速度成线性关系,并且与车头和车尾的外形、列车长度、隧道截面面积及其长度等因素有很大关系;隧道壁面压力近似与列车运行速度的平方成正比;同等速度条件下,钝头型的25T提速客车引起的隧道壁面压力变化幅值比流线型动车组的大38.6%;由于双层集装箱列车较高且集装箱间的间距较大,致使同等速度下引起的隧道壁面压力变化最大;隧道入口的压力变化明显大于隧道出口的压力变化,在隧道口附近,三维效应非常明显,且每种车型均不同。因此,将列车和隧道耦合起来设计出合理的隧道和列车截面形状,是减小隧道空气动力学效应的有效途径。

双层集装箱车通过隧道气动性能实车试验研究

在合武(合肥—武汉)铁路上进行250km/h等级隧道空气动力性能实车试验;对货物列车单列过隧道及货物列车与CRH2高速动车组在隧道内交会时,集装箱箱体表面的压力变化历程及所受的气动力进行测试。测试结果表明:当2列车在隧道内交会时,交会压力波与隧道内的压力波叠加,造成隧道内列车交会产生的压力变化幅值远大于明线交会产生的压力变化幅值;车体交会侧压力变化幅值比非交会侧压力变化幅值大16%,使得车辆受到较大侧向力作用;双层集装箱车辆进入隧道口时,空气压差阻力急剧上升,之后又逐渐回落;在隧道内运行的平均阻力约为明线运行时阻力的1.56倍,货物列车120km/h和动车组250km/h在大别山隧道和鹰嘴石隧道内交会时,双层集装箱车由气动力引起的最大2s平均倾覆系数分别为0.063和0.067。

FSAE赛车操纵稳定性虚拟仿真与实车试验研究

文章基于ADAMS/Car模块建立FSAE赛车整车模型,通过虚拟稳态回转仿真试验,表明该赛车具有极轻微的不足转向特性,验证了模型的准确性;通过虚拟蛇形穿越仿真试验,验证赛车在过弯、抗侧倾和抗侧滑等方面均具有良好的操纵稳定性;借助悬架数据采集系统,进行实车蛇形穿越试验数据采集分析,通过与虚拟蛇形穿越仿真曲线对比分析研究,为赛车操控性调校及优化设计提供有效建议。

高速列车牵引电机冷却风机流量实车试验研究

采用皮托管流量测量法对高速列车牵引电机冷却风机流量进行了实车测量,结果表明:动力车作为头车,位于动力车后部的1、2号风机比位于前部的3、4号风机流量大,动力车作为尾车,1～4号风机流量相差不大;冷却风机风量随列车运行速度的提高而减小,前部风机比后部风机的变化幅值大。

高速动车百叶窗空气流向流速实车试验研究

提出以叶轮式风速表作为百叶窗空气流向及流速传感元件,以霍尔开关作为风速表叶轮转速传感元件的试验方法。在室外环境温度平均为3℃～5℃的测试条件下,列车运行速度到250km·h-1时风机大部分时间为半频工作,250km·h-1～280km·h-1时采用2 3频方式工作。试验结果表明:所提出动力车百叶窗空气流向和流速试验方法满足实车测量要求;一位百叶窗处于有效工作状态;风机半频工作状态下的百叶窗风向变换的车辆运行临界速度为210km·h-1;动力车作为尾车时,一位百叶窗空气风向及风速与列车运行速度基本无关。

林火巡护与扑救车辆地形通过性仿真分析、实车试验

对国外引进的林火巡护与扑救车辆开展实际测绘,建立了车辆三维立体多体动力学模型,并对车辆的地形通过性进行仿真分析,对实际车辆进行地形通过性的实车试验验证,获取了该车在越野通过性方面的性能参数极值。

ABS实车试验数据存储的一种简易与处理方法

通过设计 ABS的电控单元 ( ECU)与大容量闪速存储器 ( FLASH)的软硬件接口 ,将 ABS试验数据实时存储在 FLASH中 ,然后由 ECU的串口或通用编程器将 FLASH中的试验数据上传给PC机 ,用 MATLAB软件进行分析处理 ,从而为研究

高速列车隧道交会最不利长度实车试验研究

根据隧道压力波传播和叠加理论的分析,分别在两条350km/h等级线路上进行了多个速度级的列车隧道通过和隧道交会的实车试验。结果表明:实车监测压力波特性与一维压力波传播与叠加理论分析相一致,两列列车的车外正压与正压和负压与负压均充分叠加;速度为300km/h时列车隧道交会最大压力变化比是隧道通过的1.98倍,隧道长度越接近最不利长度时压力波叠加更充分。

准高速列车表面压力分布测量实车试验研究

介绍了一种采用拍式感压片而无需在列车表面开测压孔的新的实车表面压力测量方法 ,并对试验中比较压的选取进行了详细分析。 2次实车试验得出的准高速列车表面压力分布规律一致 ,其结果对检验列车局部外形的合理性及空调设备进排风口位置的合理布置具有指导意义。

地铁隧道壁面压力特性实车试验研究

采用实车试验方法,通过重复性分析和不确定度分析证明测试方法的重复性和可靠性,研究地铁隧道内的压力波传播机理,分析不同风井条件和车速等级下隧道壁面瞬变压力的分布规律,得到隧道内衬砌和附属设施的压力标准参考值。研究结果表明:隧道内压力幅值受列车速度、运行方向和风井条件的影响;隧道壁面压力系数峰峰值与列车速度的平方成正比;进出隧道引起的隧道内最大压力系数峰峰值分别为4.55和4.01;当列车以95 km/h运行时,作用于隧道衬砌及附属设施的最大压力峰峰值为2.01 kPa。与封闭风井相比,开放风井可减少风井位置处的压力变化,显著降低风井区域的初始压缩波压力系数正峰值和循环周期,在AN-5位置(距风井5 m的北侧测点)的初始压缩波压力系数正峰值和循环周期分别降低了78.5%和83.4%;但对于列车前进方向一侧,距风井25~50 m的隧道壁面反而产生增压效果;由于隧道壁面的增压区域相对较小,高速列车运营条件下的通风风井依然有利于隧道内的泄压通风,建议风井设置为开放状态。研究成果可为地铁列车的运营维护和隧道附属设施的设计提供参考。

基于实车试验大数据分析的插电式混合动力汽车能量管理策略解析

以某先进的串并联混合动力系统为研究对象,提出一种插电式混合动力汽车能量管理策略的逆向解析方法。基于功率流和能量分析,设计试验解析流程,通过实车试验,分别完成对整车动力性、经济性测试及其性能影响分析,在此基础上制定插电式混合动力汽车的能量管理策略。最后基于MATLAB/Simiulink平台及其Simscape模型库,开发了基于实车试验大数据的串并联插电式混合动力汽车仿真平台,通过仿真与实车试验的对比分析,验证了解析策略的正确性。

高速列车压力舒适性环境特征的实车试验研究

列车高速通过隧道过程中诱发了隧道内剧烈的压力波动,同时也引发了乘务人员和旅客的耳部不适感,由此产生了高速列车车内压力舒适性环境的问题。本文采用线路实车试验方法,获得了特定线路下350 km/h中国标准动车组通过隧道时车内外压力变化特征。以车内每1 s、3 s、10 s和60 s内最大压力变化量作为描述压力舒适性环境的参数变量,对其时间历程特征进行研究,开展了线路坡度、隧道长度、列车速度和“隧道群”对车内压力舒适性环境影响特征分析,并探讨了整车气密效率与车内人员耳部不适性的关系。研究结果为进一步认识高速列车压力舒适性环境及其设计与控制方法的研究提供了较好基础。

磁流变半主动悬架研究及实车试验分析

针对车辆半主动悬架系统的整车协调控制,通过悬架动力学模型分析了耦合量的影响,提出了一种主从控制方法。基于自行研制的并联常通孔式磁流变减振器和控制系统开展了实车道路试验。在越野路行驶时,驾驶员坐垫处的加权加速度降低了13.8%~42.6%,车身俯仰角速度降低了21.1%~53.7%;蛇行试验中车身侧倾角速度、角度分别平均降低了65%和38.5%;变道试验中车身侧倾角速度、角度分别平均下降65%和51%。综上所述,研制的磁流变悬架系统显著地提升了车辆的乘坐舒适性、操纵稳定性和行驶安全性。

大风环境下列车气动载荷变化规律实车试验研究

为验证兰新高铁大风环境下列车运行安全性,采用积分的方法,测试实车试验列车的横向力、升力和倾覆力矩,研究环境风速、车速、车辆编组位置、挡风墙类型及运行线别和方向对列车气动载荷变化规律的影响。结果表明:列车气动载荷与环境风速的1.2~1.6次方成正比,且随着车速的提高,气动载荷与环境风速拟合的幂次减小;列车气动载荷与车速的0.46~0.60次方成正比,环境风速越大,列车气动载荷受车速的影响越小;相同环境风速和车速条件下,头车的气动载荷大于尾车;最大正倾覆力矩出现次数由多到少依次为过渡段、路堑和板式挡风墙,最大负倾覆力矩出现次数最多的为板式挡风墙,其次为路堑;在环境风方向偏离线路垂直方向一定偏角的情况下,列车逆风方向运行时的气动载荷大于顺风方向。实车试验测得的气动载荷数据为大风环境下列车安全评估提供了依据。