圆柱销-凹槽挤压式吸能结构的吸能特性和数值仿真研究

防爬器是列车被动安全防护系统中的重要组成部分,在列车碰撞过程中吸收碰撞能量,减少对车体的损伤,保护乘员的安全。吸能结构是防爬器中的关键部分,不仅要能提供足够的缓冲力,而且要使缓冲力具有良好的平稳性,并具有较好的抗偏载能力。为探讨一种圆柱销-凹槽挤压式吸能结构的吸能特性,设计一组由相同直径的圆柱销和不同槽宽的凹槽组成的挤压式吸能结构,基于万能材料试验机对其开展准静态下的吸能特性测试,获得吸能结构的缓冲力变化曲线。实验结果表明:该吸能结构的缓冲力变化平稳,经过较短的挤压行程即能达到稳定状态;随着槽宽减小,挤压量增加,稳态缓冲力增大;但槽宽过小时,会造成凹槽侧壁从根部发生断裂,使得稳态缓冲力反而降低。同时,建立该挤压吸能结构的吸能特性有限元仿真模型,对其挤压吸能过程进行仿真。仿真结果与实验结果符合度良好,较好再现了缓冲力的变化规律以及槽宽对缓冲力的影响。基于仿真模型,研究凹槽壁厚、圆柱销偏移等因素对该吸能结构吸能特性的影响。结果表明:随着壁厚增加,稳态缓冲力增大,但稳态力的增加幅度逐渐减小;随着圆柱销偏移位移增加,稳态缓冲力逐渐减小,缓冲力曲线波动更剧烈。

高速地铁隧道洞口及风井对压力波的影响研究

研究目的:地铁车辆由明线高速驶入隧道洞口和经过中间风井时,由于断面突变引起车厢内部压力剧烈波动,导致乘客不舒适,为解决该问题,本文使用三维可压缩黏性流体N-S方程和RNG k-ε两方程模型,研究不同中间风井位置和采取不同形式洞口缓冲结构工况对地铁隧道的空气动力学效应的影响。研究结论:(1)中间风井位置的不合理设置会导致膨胀波叠加使车厢内压力梯度不满足要求,可根据列车长度、列车运行速度等因素计算出中间风井的合理位置;(2)隧道洞口采取断面扩大型和喇叭型缓冲结构分别能使车厢表面压力梯度最大值下降29.3%和38.2%;(3)按照现行标准中人体舒适性的考核指标进行评价,140 km/h高速磁浮列车系统隧道口缓冲结构缓压段的长度设置为2倍的隧道断面水力直径更合理;(4)本文研究可以为优化高速地铁列车驶入隧道洞口时的气动效应问题提供参考。

既有铁路2万吨重载列车货车钩缓系统纵向动力特性试验研究

针对某既有线路开行2万吨重载列车的实际需求,通过现场试验测试列车典型货车断面钩缓系统的纵向动力特性,获取列车运行过程中各测试断面车钩力和缓冲器纵向位移的动态特性和分布特征,结果表明:列车全线试验运行过程中,各测试货车断面的最大拉钩力、压钩力分别出现在53位、161位货车处,缓冲器最大正向、负向位移分别出现在53位、79位货车处。总体而言,列车前1/2范围内测试货车的最大拉钩力、缓冲器纵向正向位移更大,而后1/2范围的测试货车的最大压钩力、缓冲器负向纵向位移更大。通常情况下,纵向拉钩力/压钩力越大,缓冲器的最大纵向正向/负向位移也相对较大,但缓冲器位移最大的车位并不与车钩力最大的车位严格对应,主要原因在于各测试货车所配置缓冲器的服役状态可能存在较大的离散性。

基于改进粒子群优化算法的鲁棒性列车运行图编制方法

以列车优先级、追踪运行间隔时间和连发间隔时间限制为约束条件,以旅客列车的走行公里总数、平均旅行速度、对标准计划的延迟总时间和延迟时间方差,以及货物列车的日车公里总数和日产量6个指标无量纲转化后的合计值最大为综合目标函数,建立列车运行图编制优化模型。为增加列车运行图的鲁棒性,引入虚拟车和缓冲时间槽2个参数,采用改进的粒子群优化算法给出鲁棒性列车运行图编制方法。以5个车站、5列旅客列车和7列货物列车构造模拟环境,采用该方法进行列车运行图编制模拟。结果表明:该方法可铺画出更优的列车运行图,计算效率高;在行车计划受到扰动后,虚拟车和缓冲时间槽释放资源,运行图可以较快地恢复到可接受范围,容错鲁棒性好。

列车缓冲器弹簧淬火开裂原因分析

某列车缓冲器弹簧在淬火后出现了纵向裂纹;利用化学成分分析、硬度检测、断口分析、夹杂物和显微组织分析等手段对弹簧淬火开裂原因进行了分析。结果表明:原材料组织中的带状偏析和沿轧制方向分布数量多且粗大的非金属夹杂物是弹簧淬火开裂的主要原因;夹杂物和带状偏析造成材料组织和性能均匀性变差,粗大的非金属夹杂物成为裂纹源,在组织应力的作用下,促进裂纹形成并迅速扩展成为沿轧制方向分布的淬火裂纹。

基于列车运行时间偏离的地铁列车运行图缓冲时间研究

根据地铁系统的特点,分析追踪列车间隔时间与列车区间运行时间和停站时间的关系。在非晚点情况下,根据列车区间运行时间和停站时间与图定时间的偏离,建立描述列车运行图缓冲时间与干扰概率、随机干扰变量之间关系的概率模型。采用适当的分布函数对随机干扰变量进行分布拟合,计算不同干扰水平下的缓冲时间。以某条地铁线路为例,将其1 d的实际列车区间运行时间和停站时间作为基础数据,采用给出的模型和计算方法,计算得到不同干扰水平下的最小缓冲时间,用于确定地铁列车运行图合理的追踪列车间隔时间。

地铁列车初始布点的鲁棒性研究

针对车辆段内干扰源对地铁列车运行的扰动,以列车连带晚点期望值最小为目标,确定地铁列车平峰时段的始发时刻,分配初始缓冲时间。细分连带晚点,详细描述了连带晚点传播的各种情况,建立了简单情形下地铁列车初始布点的理论模型。经分析,该模型为凸规划的约束极值问题,且证明在小干扰条件下,均衡初始布点的列车时刻表为模型的最优解。

高速铁路无越行区段通过能力计算方法

针对高速铁路无越行区段,根据对其标准通过能力和使用通过能力及使用通过能力弹性系数的定义,提出基于列车运行图平均最小列车间隔时间的区段标准通过能力和考虑列车运行图缓冲时间的区段使用通过能力的计算方法。通过分析高速铁路区段无越行条件下运行列车组两列车在中间站停车办理作业对区段额外占用时间的影响,并结合有停车作业列车出现的概率,推导列车在中间站停车平均额外占用区段时间的算式,进而得到列车运行图平均最小列车间隔时间的算式;由给出的允许列车后效晚点时长计算得到平均列车运行图缓冲时间。利用算例验证了高速铁路无越行区段通过能力计算方法的可行性和实用性。

列车运行图可调整度评价系统研究

在详细分析了列车运行图缓冲时间的大小及其分布规律对列车晚点传播影响的基础上，通过建立列车运行图调整系统，对给定晚点程度的列车进行模拟调整，从而计算出列车晚点恢复率（或增晚时间）、晚点传播区大小、连带晚点时间和关键列车运行线等指标来达到对列车运行图可调整程度优劣评判的目的。

列车碰撞仿真中钩缓装置模拟方法

为了研究列车碰撞过程中的钩缓装置行为,提出了一种基于LS-DYNA离散梁单元模拟钩缓特性的仿真方法.以某6节编组的城市地铁列车36 km/h对撞工况为例,对钩缓装置的加载、卸载以及在极限载荷下的失效脱落等现象进行模拟,并计算钩缓装置对列车碰撞工况能量吸收的贡献程度.结果表明:该方法能够模拟碰撞时列车钩缓装置的力学特性以及车钩的失效和脱落现象,并且能得到连挂列车各位置钩缓装置的输出特性、能量吸收等指标;两列车对撞后,钩缓装置在碰撞过程中吸收能量占总能量的27%.

重载货车缓冲器的数字试验研究

应用现代CAE软件系统建立缓冲器的数字试验平台,通过数字试验研究重载货车缓冲器的性能,重点分析缓冲器摩擦副之间的摩擦系数、主弹簧刚度及初压力与阻抗力和容量之间的关系,并通过重载列车纵向动力学仿真分析研究不同性能的缓冲器对重载列车纵向力的影响。

枢纽站列车作业缓冲时间研究

枢纽站的列车作业缓冲时间是由列车运行图和股道分配问题产生的。给定一个股道运用计划,利用多列车运行计算可以得到轨道电路区段的占用时间,从而识别和计算列车作业之间的缓冲时间。采用一个持续时间约30min,包含12个列车的运行图,发现方案中存在35个缓冲时间,最小的缓冲时间为27s。对缓冲时间分布的动态分析能为列车运行计划编制提供数据支持。

高速铁路客流区段通过能力计算新方法研究

以扣除系数为基础的铁路通过能力计算方法属于静态确定型方法,仅在"按图行车"、设备无故障以及列车运行无延误的条件下才适用,然而实际运输生产中,列车延误与设备故障是无法避免的,此时传统计算方法必然存在缺陷。因此,本文提出一种新方法,该方法是以保证列车运行质量为决策依据,避免扣除系数取值差异对计算精度的影响,并以该区段实际列车运行状态为基础,基于动态参数,按给定反映列车运行工作质量要求水平的允许列车后效晚点时间总值等条件计算区间通过能力。实例研究结果表明,该方法不仅能够适应高速铁路客流动态变化特点,满足高速铁路适应市场竞争机制的需要,同时有利于提高铁路运输服务质量。

隧道结构对高速列车穿行过程气动特性的影响

以CRH2型高速列车穿行隧道过程的气动特性为研究对象,建立了列车模型及具有不同缓冲结构、不同阻塞比的隧道计算模型,并与相同工况下的模型实验进行对比,验证了仿真模型的可行性.以kε-湍流模型为基础,对高速列车以不同速度进入具有不同缓冲结构、不同阻塞比的隧道时的外流场进行了仿真模拟.分析了列车在进入隧道时压缩波的产生机理,得到了列车表面风口在车体进入隧道过程中的压力波动情况.仿真结果表明:隧道缓冲结构的缓冲性能按抛物线型、线性、不连续性的顺序依次减小;压力值随阻塞比增大而线性减小.由此提出了减小列车进入隧道时表面压力波动的方法.

抗负荷力量训练中附加全身振动刺激对肌力训练效果的影响

首次采用自制振动台在膝关节 1 1 0° - 1 2 0°半蹲起力量训练中 ,对运动员进行垂直方向的振动刺激。通过对振动台力量组和传统力量组的比较研究 ,发现振动台力量组能够在相对较小的负荷下有效地提高肌肉的最大力量和爆发力 ,但对肌肉耐力的作用效果不是很明显。

区段内列车晚点传播理论的研究

铁路运输企业如何适应运输市场需要，加速运输管理体制改革，已成为当前我国铁路运输企业改革的重要课题。作者认为，发达的运输市场经营机制，必要求有高标准的运输服务质量与之相适应。基于这一认识出发，本文强调了在我国长期被忽视的铁路运输列车工作质量问题，并通过对区段内各类运行列车组间第一层次和高层次列车晚点传播过程及其传播规律的研究，定义了列车后效晚点时间、必要列车运行图缓冲时间和列车运行工作时间质量指标等概念，推导出相应的理论计算公式。本文研究结果为进一步开展铁路运输服务质量问题和运输市场经营机制研究提供了理论依据。

密集发车条件下列车束缓冲时间确定方法的研究

基于列车束列车运行图缓冲时间相关规律的研究 ,推导出用于计算密集发车条件下列车束缓冲时间和高峰时段不至于恶化列车运行质量条件下可以放行的列车数的理论公式 ,并根据该公式所反映的函数关系式给出了借助计算机解决这一问题的实际算例 .

城市轨道交通列车运行延误及其传播特点的仿真研究

城市轨道交通系统具有列车运行间隔小、站间距离短、车站线路布置比较简单等特点,一旦列车发生运行延误,其传播的速度快、影响范围大。本文在分析城市轨道交通列车运行延误发生的随机性特征的基础上,指出城市轨道交通列车运行延误具有直接性、快速性和双向性的特点以及基于这些特点的列车运行延误传播的两种表现形式,然后运用系统仿真的理论与方法,建立了基于列车运行图的城市轨道交通列车运行延误的仿真模型,通过设计合理的列车运行延误统计指标和仿真分析方案,以某城市轨道交通线路为背景进行仿真分析。通过仿真分析发现,列车运行延误及其传播主要与能力利用率、缓冲时间、备车数量以及辅助线数量等因素有关,并且这些参数之间应该保持一定的合理匹配关系。

城市地铁列车易晚点区间识别方法研究

基于列车区间旅行时间理论分布,分析追踪列车组中后车区间旅行时间的重分布,得出追踪列车组中后车的区间旅行时间分布函数,其为前行列车区间旅行时间的条件概率函数。通过定义追踪列车组区间旅行时间可靠性,研究追踪列车组区间旅行时间可靠度计算方法,进一步研究满足期望可靠度α0=0.2下的易晚点高发区间的辨识方法。通过深圳地铁5号线实例,展示了易晚点高发区间的辨识方法计算过程,给出可靠度α0=0.2时的深圳市地铁5号线下行方向6个晚点高发区间,分别为区间7,8,21,23,25和26。

地铁入口处缓冲结构对车体压力的影响研究

为了将地铁瞬变压力的波动控制在人体舒适度范围内,根据三维不可压缩Navier-Stokes方程和标准k-ε紊流模型,以22.73 m2的地铁区间矩形隧道为研究对象,建立隧道-列车-空气数值模型,分析地铁隧道中列车特征部位压力和压力梯度的变化规律和影响因素。研究结果表明:列车运行速度超过100 km/h后,有必要在地铁入口处设置缓冲结构;缓冲结构降低压力最大值的效果并不显著,但降低压力梯度最大值的效果显著;喇叭型缓冲结构是优选的地铁入口降压措施;缓冲结构的最佳长度为2倍隧道水力直径;缓冲结构的横断面积越大,其降压效果越好;缓冲结构的最佳开孔率为30%左右。