基于空气阻力等效的超高速列车真空管道参数设计

高速铁路在世界各国范围内建成和运行的同时,作为快捷、舒适、节能交通工具,超高速列车将成为轨道交通的下一个发展方向。而随着列车速度的提升,列车空气阻力明显增加。为有效降低空气阻力,实现列车超高速运行,真空管道交通应运而生。管道参数一直是真空管道交通系统所关注的重点之一,为明确管道参数与列车行车速度之间的关系,得出简便适用的真空管道参数设计方法,基于原朝茂理论,以时速350km列车在高铁标准断面隧道中运行时的空气阻力为控制指标,对超高速列车的阻塞比、行车速度及运行管道工作气压的相互影响规律进行了细致研究,并将列车在低压管道运行空气阻力的理论值与数值计算结果进行了比较。研究表明:1)低压真空管道列车空气阻力数值计算结果与原朝茂理论计算值相互吻合,可以基于原朝茂理论对真空管道列车空气阻力特性进行分析;2)给出了基于高速列车隧道阻力的超高速列车运行管道运行参数设计方法和参数选取曲线,研究结果可为低压真空管道的工作参数的选取提供理论依据。

超高速列车受电弓气动特性分析

基于超高速运行条件,通过建立单臂受电弓模型,在横风条件下采用分离涡模拟方法研究受电弓在不同工况下的非定常气动特性,分析其三维绕流场的涡量、流线、压力以及受电弓气动力、力矩系数的时程变化规律及频域特性,探讨了该型受电弓在高速与超高速运行时绕流特性的差异。结果表明:由于超高速运行导致受电弓气动荷载平均值和振幅增大、振荡周期减小以及对应频谱变宽,由非定常升力和横风的作用引起的俯仰力矩和侧偏力矩的作用显著,导致受电弓在垂直方向的振动加剧,故结构相对紧凑的单臂受电弓有利于减小纵向振动;但其底架高度较高,在相同的升弓角度下上臂与下臂的空间夹角减小,导致上臂与下臂连接处出现范围较大的低速尾流,小尺度分离涡的结构及分布复杂,研究结果对横风作用下受电弓气动特性研究及应用具有重要意义和价值。

超高速列车车地无线通信系统性能分析

为了解现有通信系统在超高速移动场景下的性能,利用系统级仿真平台分析在超高速(600 km/h)磁悬浮列车场景下的LTE-A(Long Term Evolution-Advanced)、5G两种网络系统性能.研究两种通信系统下基于位置的车地通信误码率(Block Error Ratio,BLER)、频谱效率(Spectral Efficiency,SE)以及吞吐量仿真结果,并对网络性能进一步分析.仿真结果表明,LTE-A与5G系统在频谱效率和吞吐量方面可以较好地支持超高速磁悬浮列车列控业务通信,但随着磁悬浮列车远离基站,BLER逐渐上升,最终达到10-1以上,无法有效保障车地通信质量.

超高速列车车内噪声预测仿真

本文以我国500km／h超高速列车转向架区域车内噪声为研究对象，基于混合有限元与统计能量分析（FE—SEA）方法建立其车内噪声混合预测模型。并将其车内噪声仿真预测计算结果与现场实测结果进行对比，验证了该混合预测模型的有效性。

超高速列车通过跨线天桥时列车风致效应分析

列车风荷载是铁路邻近结构设计需要考虑的重要问题。跨线天桥是一种典型的铁路邻近结构,超高速列车通过时的列车风荷载不容忽视。基于计算流体力学软件Fluent,数值模拟列车以400、450、500km/h三种车速通过,研究跨线天桥表面列车风压分布规律。

低真空管道超高速磁浮列车气动问题系统配置初探

低真空管道超高速磁浮系统是将低真空管道和高速磁浮技术结合的新型超高速地面交通系统,可有效降低列车超高速运行时的气动阻力及气动噪声,实现800~1000 km/h甚至1000 km/h以上的运行速度。本文探讨了低真空管道超高速磁浮列车空气动力学数值模拟方法,研究了管道压力、管道面积、列车速度对低真空管道超高速磁浮列车气动阻力、气动升力、气动噪声源、管道交会压力波、发热设备温度等空气动力学性能的影响规律,并针对低真空管道超高速磁浮系统典型场景进行了初步工程化探讨。研究表明:当列车速度为600 km/h时,管道常压–管道面积100 m^(2)和管道压力0.3 atm–管道面积40 m^(2)的配置具备工程可行性;而管道压力0.3 atm–管道面积100 m^(2)下的设备散热存在问题,工程可行性存在一定挑战;当列车速度为1000 km/h时,管道压力0.3 atm–管道面积100 m^(2)下的设备散热问题显著,工程可行性挑战较大;若进一步降低管道压力,设备散热与气密强度设计难度将进一步加大。

超高速磁悬浮列车闭塞分区设计与优化模型

超高速磁悬浮列车闭塞分区的划分不仅是设计能力的重要影响因素之一,也与牵引供电设备成本密切相关,对指导超高速磁浮列车经济、合理、科学的系统设计及规划具有重要意义.本文以平均发车间隔和分区工程造价为目标,通过构建超高速磁悬浮列车能力计算模型,将闭塞分区划分问题转化为一个混合整数非线性规划问题,并采用非支配排序遗传算法(Non-dominated sorting genetic algorithmⅡ,NSGA-Ⅱ)优化闭塞分区设计.基于超高速磁悬浮列车的线路、列车以及信号系统相关数据,设计仿真案例对上述算法进行评估,并与基于线性加权方法的多目标遗传算法(Vector-Evaluated Genetic Algorithm,VEGA)的求解效果进行对比.结果表明:NSGA-Ⅱ生成的Pareto最优解质量和求解速度均优于VEGA,仿真结果精确满足各项约束.

真空管道超高速磁悬浮列车通信信号系统展望

真空管道超高速磁悬浮列车是一种新型轨道交通工具,其信号系统分为中央控制系统、分区控制系统和车载控制系统3级。文章介绍了真空管道超高速磁悬浮列车信号系统在车载和分区控制子系统方面的新功能和实现关键点,分析了在中央控制系统和通信系统层面如何对既有产品进行选用和改进,最后展望真空管道超高速磁悬浮列车的应用前景。在现有技术支持下,可以开展其通信信号系统的设计研发和实验室验证。

畅想海上交通运输建设的伟大革命--真空高温超导磁浮高速列车桥隧工程前期工作与运行方案探讨

交通工具运行速度的提高,意味着交通运输建设技术的进步和发展。分析制约高速铁路进一步提速的原因,即随着运行速度的加快,列车在稠密大气层中运行受到的风动阻力以及因轮轨间摩擦和轨面不平顺引起的各种阻力成倍增加,随之产生的噪音也将呈高次方的增加,由此涉及的运营经济与运行安全问题成为高速铁路进一步提速的主要制约因素。提出一种在水下建造真空隧道/水中长桥的真空管道方案:对管道和列车车厢作相应的密闭处理并抽吸成准真空,采用高温超导磁悬浮技术的"真空磁浮超高速列车运输系统",将车辆运行速度提高到现在高铁的4倍(约1 200 km/h)以上。介绍工程兴建方案、真空与密封、磁浮列车等建设真空磁悬浮隧道/水中长桥的关键技术。从技术和管理、工程建设造价和运营费用、线路选择、列车车皮的气密性材料、突发紧急情况下的疏散逃生等方面分析高温超导磁悬浮真空隧道(管道)有待研究的问题。建议先在港口城市与其相邻岛屿间的生态旅游项目中建设"海底真空旅游飞行巴士",并在其试运行的实践中进行一系列必要的技术性试验,使之通过现场测试作进一步的改进与完善,待总结相当丰富的经验后,将这种超高速运输系统有选择地在国内几处海峡通道中推广实施。最后简要介绍中国、美国、荷兰等国家在相关超高速高铁方面的探索研究。真空管道交通的发展可引领我国交通运输方式向更快速、更安全、更高效节能方向发展,促进第五代交通产业的发展及其对社会经济的驱动作用,推动我国乃至世界经济更高速的良性融合和进步。

分级真空管道交通系统气动能耗分析

真空管道交通系统通过营造密闭低气压环境实现列车超高速节能运行。为了实现列车明线与真空管道运行的无缝连接,设计了分级真空管道交通系统,采用分隔门将管道系统分段,合理调整各管段内初始气压,列车通过管道系统过程中调整分隔门的开关使相邻段气体混合,实现列车常压与低压环境运行的合理过渡。参考理想气体功能理论,采用数值计算的方法分析管道-列车系统气动能耗,探讨分级真空管道参数对气动能耗的影响规律。结果表明:选取合理参数,系统降低的气动阻力能耗大于真空势能损失,可实现气动节能;当布置过渡管段、设计较大阻塞比、较长中间管段,系统气动节能效果较好。以气动节能效果为设计标准的分级真空管道交通系统参数设计体系,可为未来超高速运输发展,以及真空管道的设计和运营提供新的思路和参考。

法国下一代高速列车的发展

TGV列车从1981年下线开始就是Alstom公司的明星产品。文章讲述了法国下一代高速铁路列车项目的进展情况。