地铁列车空调送风风道优化设计研究

空调送风风道是地铁列车的关键部件之一,其性能优劣极大地影响着地铁的舒适性。如何优化空调送风风道结构,提升其送风均匀性成为亟待解决的难题。为改善风道的送风量、送风均匀性和噪声等指标,文章基于均匀送风管道理论设计与计算流体动力学仿真(CFD)验证的方法,优化了空调送风风道的结构。首先基于客室低噪声要求,将动压到静压转换的腰形孔的平均出流速度控制在5 m/s;其次通过送风风道动压与静压之间的关系进行理论计算,控制动压腔内的动压和动静压腔之间的静压差来保证送风的均匀性;不同于传统的等宽动压腔风道结构,优化后的送风风道的动压腔为缩径结构,此结构可提升风道的送风均匀性。为验证理论设计方法的准确性,采用CFD计算软件对通过理论设计优化的风道结构进行了流场仿真分析,将优化风道与原始风道模型搭建在同一客室模型上,并对两种风道与客室耦合模型的仿真结果进行了对比分析。研究表明通过理论设计优化的风道结构各腰形孔的送风均匀性都控制在20%以内,客室内风速分布也得到较大改善,进一步验证了理论计算优化方法的有效性,对于空调风道的工程应用具有指导意义。

老年胆管结石患者术后肺部并发症影响因素及围术期肺康复训练效果研究

目的分析老年胆管结石患者术后肺部并发症(PPCs)的影响因素,探讨围术期肺康复训练的效果。方法选择老年胆管结石患者120例,随机数表法分为对照组与研究组,各60例。对照组予常规康复训练,研究组予围术期肺康复训练。比较2组术后肺部并发症发生情况、术后康复效果,分析老年胆管结石患者术后肺部并发症的影响因素。结果研究组术后肺部并发症发生率(15.00%,9/60)低于对照组(36.67%,22/60)(P<0.05)。研究组下床活动、肛门排气、住院时间短于照组(P<0.05),研究组、对照组术后30 d再次入院率差异无统计学意义(P>0.05)。将31例术后肺部并发症患者纳入PPCs组,89例患者纳入非PPCs组。PPCs组既往胆道手术史率、术前白蛋白(ALB)高于非PPCs组(P<0.05),PPCs组手术时间长于非PPCs组(P<0.05),PPCs组、非PPCs组年龄、性别、结石大小、结石类型、结石部位、术中使用胆镜率、合并胆肠吻合率、术中输血率、术中出血量、术前总胆红素(TBIL)差异无统计学意义(P>0.05)。以组别为因变量,以单因素分析中差异有统计学意义的因素为自变量,经二元Logistic回归分析,既往胆道手术史、手术时间长是老年胆管结石患者术后肺部并发症的危险因素(P<0.05),术前ALB水平高是老年胆管结石患者术后肺部并发症的保护因素(P<0.05)。结论老年胆管结石患者术后肺部并发症的发生和既往胆道手术史、手术时间、术前ALB有关,围术期肺康复训练可降低老年胆管结石患者术后肺部并发症的发生率,促进患者康复。

基于改进YOLOV5m的列车风管与折角塞门检测

由于操作环境复杂,风管和折角塞门尺寸小,原始YOLOV5m算法的检测精度有待提高。为此,在YOLOV5m的检测头输出部分增加了一个大尺寸特征图,用于提升小尺寸目标的检测能力。首先在主干网络中增加1个含有多卷积、短连接的类残差分流模块,以丰富浅层网络的梯度流信息,并将新增模块的输出作为新增的大尺寸特征图。然后在Neck部分使用特征金字塔模型FPN和路径聚合模型PAN进行多尺寸特征融合,最终在检测头部分得到了4种不同尺寸的特征图。结果显示,改进YOLOV5m的检测帧率约为每秒100帧,比原始YOLOV5m在平均精度mAP上提升了1.3%,表明改进YOLOV5m可作为可见光辅助模型提升列车摘钩机器人多模态识别系统的性能。

基于多尺度特征的货运列车风管与折角塞门检测

针对小尺寸列车风管与折角塞门的检测问题,提出一种多尺度特征增强的YOLOv5s检测算法。首先在主干网络Backbone增加了一个大尺寸特征图输出分支,使用C2f(CSP bottleneck with 2 convolution and forward)模块丰富新增特征图的梯度流信息;然后在Neck部分使用自适应空间特征融合增强特征金字塔模型FPN (Feature Pyramid Network)的多尺度特征融合能力,并使用路径聚合模型PAN(Path Aggregation Network)提高目标定位能力;检测头Head拥有4种尺度的特征图,其中新增特征图的尺寸最大,用于增强小尺寸目标的检测能力。实验结果表明,多尺度特征增强的YOLOv5s比原来的YOLOv5s在平均精度mAP(mean Average Precision)上提升了1.5%,优于其他检测器,提升了小尺寸风管和折角塞门的检测能力。

地下车站排热通风系统困境及其原因探讨

对列车空调冷凝器运行热环境的控制能力是衡量地铁车站轨区排热系统性能的重要指标,然而现有排热通风系统客观上存在排热效果不佳、能耗高、风道调试难和施工周期长,以及安全隐患等问题。本文通过对不同车站排热系统的运行状态实测和调研发现,排热系统控温效果不明显、风口风量分布不均,且不同地铁环境中设置排热系统的必要性有差异。进一步对排风口现状典型风量和目标风量下的热环境和排热效率进行了CFD计算和对比分析,结果显示:排热风口风量分布不均是影响排热系统性能的主要原因;当每台冷凝器对应排风量达到2.5 m^(3)/s时,排热效率超过55%、热风比达到16.7 J/m^(3),系统控制轨区热环境的能力显著提高。

列车风管管接头间接识别定位方法

为完成移动机器人对列车风管的摘解任务,需要对列车风管管接头进行定位。针对列车风管管接头不易识别且识别定位需要一定实时性和精度的问题,利用双目视觉系统提出了一种间接识别定位方法。在目标识别中,根据列车风管的特点,基于颜色特征在HSV空间中对风管近端金属圈进行识别,提取出金属圈形心坐标;在三维重建中,利用具备较高精度和一定实时性的组合立体匹配算法对风管近端金属圈进行三维重建,得到其三维坐标后根据管接头与近端金属圈相对位置关系固定的特点,通过空间坐标转换得到管接头的三维坐标,实现列车风管管接头的定位。最后,在(200~650)mm的距离范围内进行实验验证,实验最大绝对误差为12.88mm,算法最长耗时为245ms,结果表明该方法满足要求。

高速列车空调系统车下风道内病毒灭活的数值模拟

以新型冠状病毒为灭活对象,在CRH2型动车组空调系统车下风道内布置紫外线灯管。基于计算流体力学(CFD)建立了耦合空气流动、灯管发热、紫外辐射与颗粒物辐射剂量的数值计算模型,对不同布管方式下的病毒灭活效果进行了对比。结果表明:布置紫外线灯管可以延长颗粒物在车下风道内的平均过流时间,同时通过改变车下风道内灯管的布置方式,可以有效地改善车下风道内辐射场的分布并提高颗粒物受到的辐射剂量;在所研究的4种布管方式中,波浪状分布(D型分布)的车下风道内辐射场更加均匀,颗粒物接收的辐射剂量明显增大,远高于新冠病毒的D90灭活标准。

高速列车风道阀门开度对车内压力及CO_(2)浓度的影响

为探究列车隧道压力激扰下换气风道阀门开度对车内压力及CO_(2)浓度的影响,基于计算流体力学理论,构建列车空调机组、换气风道阀门、管路系统及满载客室几何模型,计算了某型高速列车风道阀门在不同状态下的车内压力和CO_(2)浓度。研究表明:当列车以350 km/h的速度通过隧道时,风道阀门开度小于80%的情况下车内压力峰峰值及1 s变化率最大值与开度近似呈2次函数关系,3 s变化率最大值与开度近似呈线性关系;风道阀门开度关小至60%时,车内压力1 s变化率降低41.81%,压力舒适度等级由良好提升至优秀,CO_(2)浓度最大值上升15.38%,在允许范围内;风道阀门开度小于40%时,车内CO_(2)浓度将急剧升高,在20%开度处达到临界水平。综合考虑阀门开度对车内压力及CO_(2)浓度的影响可知,风道阀门开度在20%~60%为最佳。在隧道压力剧烈波动路段,将风道阀门彻底关断,车内压力1s变化率降低17.02%,压力舒适度等级由良好提升至优秀,CO_(2)浓度最大值上升10.29%,但仍在允许范围内。

地铁列车客室通风的数值仿真研究

目的:为了对某地铁列车客室空调通风风道及客室空间的气流组织分布情况进行评估,需要采用仿真分析手段,在列车风道设计阶段对客室空间流场及温度场分布情况进行分析估。方法:采用Star-CCM+软件,建立包含送风道、回风道、导流结构及内装构成风道结构,以及风道内部的线束、排水管、门机构、电器箱,客室内座椅及门窗等在内的三维几何模型,应用多面体网格离散计算域,对风道及客室典型截面的空间流线、速度场、压力场及温度场等进行综合仿真分析。结果及结论:送风道送风均匀,具有良好的导流及流量分配作用。回风道内门机构、电器箱等部件的存在,减小了回风面积,致使局部风速增大。客室空间气流组织分布均匀。客室内部微正压,温度分布均匀。空调通风系统整体技术方案满足工程设计要求。

二维弯曲等截面管道中的激波串特性研究

利用Carroll的试验数据验证了数值方法的有效性之后,对二维等截面弯曲管道中激波串的特性进行了数值模拟试验,研究了管道弯曲对激波串的结构与特征长度、壁面沿程静压分布、出口截面马赫数与总压恢复、反压特性等的影响,研究中考虑了不同的进口马赫数和边界层厚度。结果表明,管道弯曲对流动的对称性有着明显影响,当马赫数较高时(如Ma_o=2．45)合适程度的管道弯曲有利改善直管道已有的流动不对称,使激波串长度缩短。管道弯曲能够有效抑制出口压力变化所导致的出口截面马赫数的大幅波动,考虑到低压比时(出口Ma_e＞1)直、弯管道之间总压恢复系数存在明显差距,而当压比较高时(出口Ma_e＜1)两者相当接近,因此亚燃发动机的超声速扩压器可适当使用大曲率以缩短管道的轴向长度。另外,鉴于弯曲管道与直管道内激波串长度之间的明显差异,已有的基于直管道的激波串长度经验公式不能很好地适用于弯曲管道。

CFD在列车管充压特性研究中的应用

采用计算流体动力学 (CFD)软件Star-cd对列车管的充压过程作了数值模拟 ,得出了充压过程的各特性参数 ;并分析了列车管长度对充压时间的影响 ,结果表明 :充压时间随列车管长度的增加而增加 ,且增加率在不断变大。对列车管充气研究有一定的参考和应用价值。

高速列车空调风道的降噪

为降低高速列车空调机组运行时通过风道传递到客车室内的噪声,以VA ONE仿真软件为平台,以实测的空调机组噪声频谱数据为依据建立某型高速列车空调风道计算模型;并通过实验对仿真模型的有效性进行了验证。然后探讨了在风道模型内粘贴不同吸声材料的降噪效果;并对比了吸声材料的长度和厚度对风道降噪效果的影响。结果表明,在风道内粘贴吸声材料为2D聚酯纤维,厚度为25 mm,且其长度大于1.785 m时,降噪效果较为明显。

高速列车牵引变压器的通风散热性能

基于高速列车在运行过程中,封闭设备舱内会产生大量热量,若不及时排除,会损坏设备舱内的关键设备,严重影响列车安全运行,采用实车试验和数值模拟相结合的方法,研究高速列车牵引变压器风道形式对其通风散热性能的影响。研究结果表明:冷却风道出风口平均风速的数值计算结果与试验结果较吻合,两者相对误差仅为2.9%,验证了数值计算结果的可靠性;当牵引变压器风道采用对称机构时,出风口风量与风道进口面积存在1个理论关系式,通过该式可以得到任意进风口面积下牵引变压器出风口风量。

地铁列车空调系统送风风道气流组织模拟及优化

基于计算流体动力学(CFD)对兰州某地铁列车风道进行模拟,并利用不均匀系数对风道内的气流组织进行评价,分析造成气流不均匀的原因,并针对这些问题对风道的结构进行优化。通过优化前后风道气流组织的模拟仿真,结果表明优化过后气流更加均匀。为以后地铁列车空调送风风道系统的设计提供参考。

空调软卧客车送回风道的性能试验及相关问题的探讨

介绍了对空调软卧车送回风道进行各项测试所得到的的性能参数和由此得出的相关结论。

地铁列车变截面风道内部结构优化研究

受车辆限界及车顶设备安装空间的限制,地铁列车车顶送风风道常出现截面突变现象,使风道送风均匀性下降,影响客室气流组织和温度均匀性,导致车内环境舒适性劣化。针对某型地铁列车送风风道高度及宽度突变问题,采用模型试验和数值仿真相结合的方法,分析风道沿程阻力与客室各送风口风量之间的关系,并在不改变风道几何外形的前提下,开展风道高顶部分内部导流结构优化,降低气流在风道内运动过程中的阻力损失,提升送风均匀性,同时解决风道截面突变区域局部回流问题,优化后风道最大阻力降低16 Pa,整体送风均匀性提升44.25%。

来流参数对混合管道流场结构的影响

为了探究来流参数对混合管道流场结构的影响,通过试验和数值计算方法研究了在不同马赫数、静压来流参数条件下的背景流场和激波串流场结构。试验采用高速纹影和压力测量设备分别进行流场的观察和测量,采用喷管支板结构将来流分为上侧二次流、一次流和下侧二次流。试验与数值结果均表明,背景流场中的背景波系、混合层均由支板后缘处产生,背景波系在壁面间反射并与混合层发生干扰作用,背景流场结构较为复杂。一、二次流的静压关系影响混合层的初始发展方向,导致θ从-9°~7°变化,而马赫数决定起始激波与混合层的夹角。依据前缘激波的反射类型、亚声速区面积等特征,混合管道的激波串流场可以分为规则反射型、临界反射型、正向马赫反射型和反向马赫反射型四种典型结构。临界反射型的波后流场在垂直流动方向上具有"亚-超-亚-超"间隔流动的特点。

基于车载系统的列车完整性检测方法探索

文章介绍了车载系统通过监测列车风管压力来确认列车完整性的系统设计以及检测逻辑,并在实验室仿真环境及青藏线格拉段现场完成系统验证。该检测方法基于列车风管压力检测技术,不必依赖于轨旁设备及周围环境,依靠车载系统以及无线通信即可实现,为CTCS-4级列控系统列车完整性检测方案的制定提供一定的理论基础和实践依据。

弧形箱梁模板支撑体系施工技术

以厦门西站房工程弧形箱梁施工为例,介绍了施工过程中需要解决的主要难点,探讨了模板支撑方案,列车通道留设方案及箱梁弧形底模安装方案,并阐述了现场施工关键工序及流程,保证了厦门西站工程的顺利实施。

卧铺车风道送风均匀性研究

送风风道是铁路客车环境控制系统的重要组成部分,其送风均匀性直接影响客车室内温度场和速度场的分布情况,从而影响到乘客乘坐的舒适度。通过数值模拟方法设计合理的风道出风结构,再通过试验来验证各出风口的均匀性,这样可以减少设计和试验周期,避免浪费大量的人力物力。通过数值仿真和试验相结合的方法对铁道车辆通风系统进行优化,为传统硬卧车合理的气流组织设计提供参考依据。