间距对公铁双幅主梁气动特性影响的试验研究

为研究间距对非对称公铁双幅主梁气动特性的影响,以某大跨度公铁双幅斜拉桥主梁断面为背景进行节段模型风洞试验,在间距L/Br=0.2~2.0范围内,测试了2种不同来流方向下双幅主梁的气动特性,分析非对称双幅主梁气动力系数、表面风压分布并推断主梁周围绕流特征,明确间距对非对称公铁双幅主梁气动干扰规律的影响规律。结果表明:无论风向角α=0°或α=180°,上游主梁气动力系数、表面风压分布和绕流方式受间距影响程度相对较小,与单幅主梁气动特性和绕流方式相似;但下游主梁气动特性受间距影响较大,且完全不同于单幅主梁,间隙处的绕流形式随间距的增大而发生变化,下游主梁气动力系数、平均风压系数曲线和脉动风压曲线也表现出完全不同的规律;且间距越大,下游主梁气动特性和绕流方式越接近于单幅主梁。公路主梁的流线性相比于铁路主梁更强,这种气动外形差异导致2种来流方向下非对称双幅主梁气动特性和绕流形式不同,间距在L/Br=0.2~2.0范围内,气动干扰对其影响规律也完全不同。如α=0°时,双主梁上表面始终为“单一钝体流态”;但α=180°时,双主梁上表面属于“剪切层附着流态”,间距不同,上游公路主梁尾流附着于下游铁路主梁的位置不同,据此可再细分为2种不同的绕流方式。研究成果可为同类型非对称双幅桥梁间隙距离设计提供参考。

考虑高铁平行通道分工的列车开行方案优化

结合通道内及跨区域旅客运输需求,考虑城市内部旅客出行成本,构造旅客出行服务网络,以通道内列车开行成本和旅客总出行成本最小化为目标函数,构建了基于平行通道分工的列车开行方案优化模型。以济青通道内胶济客运专线和济青高速铁路构成的平行通道为案例,验证模型的有效性。结果表明,平行通道的合理分工可以降低出行系统总成本,同时更好满足旅客出行需求。

高精度数控机床的导轨平行度测试方法研究

基于平面度、直线度、平行度的测量及评价原理,对有效行程2 000 mm精密导轨平行度进行测量,并对导轨工作台单个滑块及组合滑块的角度偏差、直线度及导轨平行度进行理论分析和实验验证。结果表明:在相同的环境和装配工艺等条件下,水平面内滑块的角度偏转方向和趋势基本一致,滑块的最大角度偏差相近;组成导轨工作台的4个滑块在水平面内直线度曲线趋势相同均为中间凹,竖直平面内直线度受装配锁紧力和角度偏差的影响,角度偏差的转动方向相同,但趋势稍微有差异;组合滑块直线度的方向与单个滑块直线度的方向一致,因滑块组合后受力的平均效应作用,在竖直面和水平面内组合滑块直线度比单个滑块直线度好;以基准导轨与副导轨的直线度斜度代数运算的绝对值评价导轨间平行度的方法,可为精密导轨平行度的测量提供依据。

纵横双向移动轨道式门式起重机在多线并行预制场中的应用与研究

随着各种大型起重机械的迅猛发展,工程领域机械化程度越来越高。但大型起重设备不仅费用较高,且轨道式起重设备移动能力均不同程度地受限。在多线并行预制场中实现了轨道式门式起重机的纵横双向移动,在满足生产作业的同时极大地降低了施工成本,提高了机械使用效率和场地利用率。

考虑舒适性的自动驾驶轨道列车牵引电机节能控制

为提升乘客在自动驾驶轨道列车中的体验感,保证自动驾驶轨道列车的安全运行,提出考虑舒适性的自动驾驶轨道列车牵引电机节能控制技术。构建自动驾驶轨道列车运动学模型,分析牵引和制动电机能耗。依据分析结果建立列车牵引电机节能控制目标函数,并以行驶速度、舒适性、准时性和精确停车设置约束条件。利用混沌算法和蛙跳算法改进标准差分进化算法求解目标函数,获取最优解,实现自动驾驶轨道列车牵引电机节能控制。实验结果表明,所提方法在预期速度跟踪性能、节能性、舒适性、精准停车和准点中表现更为优异,验证了所提方法应用下的自动驾驶轨道列车在满足乘客舒适性要求的基础上,获取了较好的牵引电机节能控制效果。

公铁同层双幅非对称主梁气动干扰特性研究

为研究公铁同层非对称双幅桥主梁间的气动干扰效应,对某大跨度公铁双幅斜拉桥进行节段模型风洞试验,测试不同风向条件下单、双幅主梁的气动特性,并辅以数值模拟研究,在验证数值模拟结果准确性的基础上,分析单、双幅主梁周围流场的分布特征,研究双幅主梁间气动干扰效应的影响。研究结果表明:双幅主梁中的上游主梁和单幅主梁气动特性相似,但双幅主梁中的下游主梁气动特性发生明显变化,且下游公路主梁和下游铁路主梁气动特性的变化形式不同,由于双幅主梁的非对称性,上游主梁对下游主梁的气动影响特性并不相同。当铁路主梁迎风时,下游公路主梁上表面迎风侧所受正压减小,但下表面迎风侧所受正压增大,此时铁路主梁和公路主梁尾部均有交替旋涡脱落,双幅主梁处于双涡脱流态;当公路主梁迎风时,下游铁路主梁迎风侧风压的绝对值均减小,气流分离后再附位置向迎风侧移动,此时交替涡脱现象仅在铁路主梁的尾流区形成,双幅主梁处于剪切层再附流态。下游主梁气动特性的差异来源于双幅主梁非对称引起的气动干扰规律变化,不同来流方向下空气的绕流特征和主梁周围旋涡的脱落—附着行为存在明显区别,故必须综合考虑不同风向下双幅主梁的气动特性差异。研究成果可为考虑气动干扰效应的大跨公铁同层双幅桥气动设计提供参考。

一种测量导轨平行度的改进方法

通过制作专用的测量板,对卧式挤压机外导向式导轨结构的平行度进行测量,克服了两导轨之间平行度无法直接测量的困难,从而达到导轨结构改变但测量准确,操作方便的目的,不仅满足装配精度和使用要求,而且保证了产品质量。

一种冗余6-DOF并联机构的结构特性与运动学分析

建立转向架参数测定试验台几何解析模型与运动学模型,提出一种基于类线性解耦几何解析法与高阶收敛迭代法相结合的混合策略求解并联机构位姿正解。利用类线性解耦几何解析法建立方程组快速求解位姿正解近似值且作为高阶收敛迭代法的初值。以转向架参数测定试验台为例,基于方位特征集理论(Position and orientation characteristics,POC)对该冗余6-DOF机构进行拓扑结构特性分析和运动学结构分析求得位移传输比矩阵r,根据位移叠加性原理建立方程组求得正解初值,进而运用高阶迭代法求解位姿正解。选取圆形周期性轨迹作为该机构运动轨迹,仿真结果表明,几何解析法求得位姿正解误差值不超过0.8%,且混合策略相比Newton-Raphson法迭代次数减少41%,迭代时间缩短23%,满足了试验的实时性要求。试验台回转角刚度试验结果表明:运用装置测量的回转角度值较给定值误差小于0.041rad,而用提出方法计算回转角度值误差不超过0.019 rad,进一步验证混合策略的有效性与实时性。

平行轨道加速器等离子体动力学特性研究

等离子体电磁加速器可产生高速度、高密度等离子体射流而广泛应用于核物理、天体物理等领域.本文通过光电二极管、磁探头研究了不同放电电流和初始气压条件下等离子体在平行轨道加速器内的轴向运动特性.通过电流截断的方法,采用冲击摆测量了首次等离子体射流的动量.平行轨道加速器驱动电源由14级脉冲形成网络组成,每级电容为1.5μF,每级电感约为300 nH,得到振荡衰减型方波的电流波形.实验发现,电流过零时,轨道起始处一般会发生二次击穿,并形成二次轴向运动的等离子体.放电电流为10—55 kA、初始气压为200—1000 Pa时,等离子体的轴向速度为8—25 km/s.实验获得的等离子体的运动速度为雪犁模型理论结果的60%—80%,这主要是理论模型忽略了电极表面对电弧的黏滞阻力以及电极烧蚀引起的质量增加.等离子体动量与电流的平方随时间的积分成正比.放电电流为21-51.6 kA时,首次等离子体射流的动量为1.49—9.88 g·m/s.等离子体运动过程中除了受到洛伦兹力外,还会受到电极表面的黏滞阻力,造成等离子体动量约为理论结果的75%.

工作参数对平行轨道加速器放电模式的影响

电磁等离子体加速器可产生高密度高速度等离子体射流,因此广泛应用于核物理与天体物理等领域.本文建立了平行轨道加速器电磁驱动等离子体实验平台,通过磁探头、光谱仪研究了不同放电电流和注气量条件下平行轨道加速器的放电模式.平行轨道加速器驱动电源为正弦振荡衰减波电源,总电容为120μF,回路总电感约为400 nH.快速气阀电流波形为单脉冲双指数波形.当放电电流为40 kA时,平行轨道加速器的工作模式为雪犁模式.随着放电电流的增大,平行轨道加速器出现爆燃模式,且电流通道后沿在电流上升阶段固定不动,而在电流下降阶段开始向轨道末端移动.注气量越大,平行轨道加速器电流通道前沿速度越慢,电流分布越集中,放电模式越趋向于雪犁模式.工作参数主要影响轨道两端的电压,从而影响平行轨道加速器的放电模式.

车轮踏面并行反求设计方法

对轮轨接触几何关系进行详细推导,找出轮轨型面、轮径差和轮轨接触点分布状态之间的关系,开发基于轮径差反求车轮踏面的并行数值计算程序。根据某线路上实测的高速列车踏面磨耗情况,分析计算车轮磨耗对踏面等效锥度及临界速度的影响,并得出临界速度随等效锥度的变化规律。对磨耗踏面的梯度进行比较分析,找出抑制踏面产生凹形磨耗的方法。根据实测踏面磨耗状态对车轮踏面的初始等效锥度进行合理调整,用反求设计方法对踏面进行设计,并对设计前后踏面的接触几何特性、轮轨接触力学特性及车辆的动力学性能进行比较分析。研究结果表明,该设计方法计算效率高,可以较好地保证其收敛性;设计踏面轮轨接触性能及动力学性能良好,可以满足车辆的高速运行需求;新设计踏面磨耗后具有较好的动力学性能,可以有效延长车轮的镟修周期。

大规模城轨路网客流分布推演的建模与仿真方法

大规模网络条件下,如何经济高效地构建仿真系统来实现城市轨道交通路网客流分布的动态推演是一个亟待解决的问题。将"运输流状态网络模型"与有限状态机模型相结合,提出了适用于大规模路网条件下多分辨率客流分布推演的仿真建模方法,给出了利用仿真推演引擎遍历状态网络来实现系统状态动态推演的算法。采用混合式并行仿真任务分解策略,给出了基于网络客流量的域分解方案优化方法,以及基于关键同步事件的子域内时钟协调方法,以简单高效的方式实现并行仿真的时钟推进。自主开发了仿真系统,并以北京地铁为背景构建仿真案例,并对提出的方法进行了验证。

平行轨行车智能纠偏控制系统设计

针对平行轨行车在生产运行过程中常出现的偏轨现象,分析了其偏移的原因,提出了相应的纠偏方案及一套完整的自动纠偏系统,对纠偏系统中的关键部件及结构形式进行了详细的探讨与分析。通过现场系统的调试与纠偏效果前后比较,表明该系统实现了平行轨行车的自动纠偏功能,提高了自动化水平。

城市轨道交通列车运行并行计算与仿真

列车运行计算是城市轨道交通系统设计的重要工作。基于面向对象的思想和系统理论概念,设计并实现了城市轨道交通列车运行仿真系统。对系统中的主要计算过程进行 SIMD并行化,设计了基于SSE的算法,并对代码进行了优化。测试结果表明:应用SSE后系统整体运算速度得到了大幅度的提高。

平板Blumlein线多通道轨道开关

设计制作了一个有多通道连接的类似轨道的平行电极结构的开关,给出了开关的结构,对开关内的电场分布做出分析,利用Pspice软件对安装在实验装置中的开关的电压电流进行了计算。实验测得此开关在实验系统中耐压约为500 kV,导通时通过阻值为1 kΩ的水电阻负载的电流为400 A左右。实验所得电压电流波形与模拟结果基本吻合。实验证明此开关具有体积小、更适于平板传输线的结构等优点。

基于并行计算的大跨度斜拉桥行车安全分析

采用有限元分析方法对轻轨车辆在大跨度双层斜拉桥上的行车安全进行了评估。建立了斜拉桥与轻轨车辆耦合振动的精细三维有限元模型,其中桥梁模型包括主塔、过渡墩、辅助墩、支撑桩、土体、斜拉索以及桥面系统等;轻轨车辆模型包括车体、转向架、轮对及弹簧阻尼系统等,整体有限元模型的单元与节点数均超过百万。设计了基于接触均衡的并行分区算法,在上海超级计算中心的曙光4000A上完成了仿真计算,解决了模型庞大带来的求解困难。求得了轻轨车辆在大跨度斜拉桥上运行的轮轨横向和垂向接触力,通过计算最高车速下单车匀速、双线汇车两种工况的轮重减载率及脱轨系数,分析了桥梁的行车安全,结果为斜拉桥的安全设计提供了参考依据。

平行轨道交通系统

新一代感知、大数据、人工智能、云计算等技术的不断进步,推动了轨道交通系统体系和内容的全面创新。人工轨道交通系统是实际轨道交通系统的数字化、模型化、软件化定义,是实际轨道交通系统在计算机世界中的虚拟重构。人工轨道交通系统和实际轨道交通系统共生存在、平行运行、虚实交互,数据和智能驱动决策,将引发轨道交通系统智能管理、运营和服务的新范式。

变流器参数不一致下的无互联线并联方法研究

城轨交通辅助变流器无互联线并联系统易受参数不一致影响,使得并联系统无法准确均流。为了解决这个问题,本文深入分析了不均流现象,指出输出阻抗不一致是输出不均流的根本原因。在此基础上,文章提出了一种控制策略,首先通过增大比例下垂系数,减弱参数不一致的影响,使得并联系统均流,但同时也引起了输出电压跌落;其次通过Park变换得到各相电压幅值并与额定电压进行比较,补偿输出电压幅值。通过以上两步措施,有效解决不均流问题。论文进行了大量仿真和实验,充分验证所提理论和方法的有效性。

现代城市轨道交通线路略图设计

通过对城市轨道交通线路略图在功能与视觉形式上进行比较分析,特别是对发达国家城市轨道交通线路略图的研究,提出写实型与抽象型城市轨道交通线路略图的概念,并以“人本主义”作为设计指导思想,从图面各元素来探讨视觉设计原则。

考虑扣件温频变的车轨桥垂向耦合系统振动能量研究

通过对扣件进行定频变温试验,结合温频等效原理与高阶分数导数FVMP模型建立扣件的温频变动态力学模型,并在车-轨-桥耦合系统中采用新建模型模拟扣件,基于功率流法系统地分析与评价扣件温频变动态力学性能对车轨桥耦合系统振动能量分布与传递的影响。结果表明:考虑扣件动参数频变会使中高频段内的轨道结构振动能量增大,对低频段的轨道结构振动能量影响较小,且对钢轨传递给轨道板的振动能量影响较大,但对桥梁的振动能量传递影响较小;温度的降低会导致轨道结构的振动能量增大,且会增大61 Hz后中高频段内钢轨传递给轨道板的振动能量,但对桥梁的振动能量传递影响较小;扣件温频变对轨道结构振动能量的分布有较大影响,但对于轨下结构的能量传递影响较小。因此,在轨道桥梁耦合求解振动能量时必须要考虑扣件温频变特性,否则将难以精准预测轨道结构振动能量分布特性。