立足自主创新 持续推动地铁列车技术升级换代

<正>地铁是城市交通的主动脉,具有安全可靠、方便快捷、环保舒适的特点,极大地方便了市民出行,优化了城市结构布局,缓解了城市交通拥堵,促进了经济与社会的进步。随着行业的发展,地铁列车技术向着结构更安全、运行更节能、乘坐更舒适、运维更智能、配置更灵活的方向演化,也面临来自力、热、流、固、磁多物理场耦合下的列车系统动力学、空气动力学、车辆结构及强度学、人机工程等多学科共性基础与应用技术多方面挑战。     

列车通行条件下高速铁路人行天桥表面压力脉动研究

列车高速通过人行天桥底部正线时,桥体表面受到较大的瞬变气动荷载作用,引发桥体结构振动并影响到桥上旅客的舒适性以及桥体结构的疲劳寿命。通过数值仿真计算研究单列高速动车组以不同速度通过人行天桥时,天桥表面的气动载荷空间变化规律。结果表明:在本文计算条件下,车桥系统周围的流场达到了自模拟区,列车运行速度增加不会对天桥表面的气动压力系数造成较大影响;列车通过人行天桥底部时,天桥迎风侧以及底部依次出现压力先上升后迅速下降再上升的头波、中间车辆通过时的负压区域、以及压力先下降后迅速上升再逐渐衰减为0的尾波,桥底越靠近中心处压力变化峰峰值越大;天桥迎风侧仍然是对应于正线的测点头波压力变化峰峰值最大,同一测线上测点越高压力变化峰峰值越小。     

采样管直径及长度对列车表面压力测量的影响

为测量列车表面压力分布,需采用采样管将列车表面拍式感压片感应的压力引至室内传感器,采用合理直径和长度的采样管是试验结果可靠与否的关键因素之一.采用试验研究的方法,对采样管管径、长度对稳态测压响应时间的影响,采样管长度对不同频率信号瞬态压力测试结果的影响进行分析,并将其研究结果应用于实车试验.研究结果表明:采样管管径为1.8 mm、长度在100m以内时,稳态测压响应时间满足试验要求;采样管长度在25m以内时,响应时间试验结果与经验公式计算结果相差不大;不同频率的瞬态压力对应的最佳采样管长度不同,因此,需要针对具体的瞬态压力信号频率采用不同长度的采样管.将上述研究结果应用于实车试验,测得的列车表面压力分布结果与数值计算结果基本一致.     

横风作用下敞车的气动性能研究

以C64型敞车为原型车,利用二维定常不可压缩Navier-Stokes方程和两方程紊流模型,采用有限体积法,对横风作用下静止的无导流板满载敞车、无导流板空敞车、有导流板空敞车的气动力进行数值模拟计算。计算结果表明:当横风速度在20.7~46.1 m.s-1时,气动力系数的变化幅度不大,可近似作为常数来对待。在20.7 m.s-1的横风速度下,满载敞车所受侧向力小于空敞车,而升力和倾覆力矩则有所增加,因此敞车装载情况对横风作用下敞车受到的气动力有比较大的影响。敞车侧墙加装导流板后,所受到的气动力没有明显变化。     

“中华之星”号高速列车客车车厢内部空气压力试验研究

为了给客车空调通风系统设计和车体结构强度的计算提供依据,对“中华之星”号高速列车客车车厢内部空气压力随车速的变化进行了实车测量,并对试验结果进行了分析。结果表明:随着列车运行速度增加,车厢内部压力下降(负压增加),且压力系数的绝对值也随车速的增加而增加。     

动力车车体表面压力分布试验研究

阐述了对我国首列200km/h动力集中型电动旅客列车组动力车表面压力分布测试情况，并对测量结果进行了较为详细的分析，最后用面元法的计算结果与测量结果进行了对比，在流动非分离区，两者有较好的一致性。     

用皮托管测量牵引电机冷却风机风量

对270km/h高速列车牵引电机冷却风机皮托管流量测量方法进行了研究，通过地面标定实验得到了皮托管动压与风机流量的关系，研究结果表明，皮托管流量测量法可用于实时检测列车运行过程中风机冷却风量。     

轨道车辆内部压力与车体气密性、外部压力的关系

采用理论分析、数值计算与模型试验相结合的方法, 研究了轨道车辆车体气密性评价指标体系, 并采用泄压时间或等效泄压孔面积表达车体气密性; 给出了车外瞬态压力向车内传递的规律, 得到了车内压力与进出车体空气流量理论关系式; 采用大刚度车体模型研究了车内压力与车体气密性、车外压力变化关系, 设计了带有泄压孔的大刚度车体模型, 得出车体泄压孔半径与泄压时间的关系式, 并将5种不同泄压时间的大刚度车体模型先后置于交变压力模拟试验台密闭室中进行试验, 分析了试验数据。分析结果表明: 当车体空气进出口体积流量恒定时, 车内压力随时间呈线性关系变化; 当车体空气进出口流量为关于时间的函数时, 车内压力为车体空气进出口流量关于时间的积分; 不同泄压孔径车体模型的试验和计算泄压时间误差绝对值不超过6.5%, 说明通过数值计算拟合的泄压时间和泄压孔半径关系式基本正确; 车体气密性与车内压力变化率基本呈幂函数关系变化; 车内压力变化率与车外压力幅值基本呈线性关系变化; 得到了大刚度车体模型车内空气压力变化率与车体气密性、车内外压力幅值关系式, 为制定科学、合理的轨道车辆车体气密性指标提供了理论支撑。      

地铁头车的模态分新

运用有限元法对地铁头车进行了模态分析,计算出了头车的固有频率和振型.结果表明,尾部端墙、靠近车尾处的底板、底板中部等部位是车内噪声的主要来源,故应在设计制造中加强这些部位的刚度,以提高其疲劳寿命,降低车内噪声.     

风区车站停留车辆防溜决策探讨及防溜设备改进设计

强大的风力和铁路电气化改造,使新疆风区停站车辆的防溜成了亟待解决问题.分析了车辆溜逸力的来源,构建了车辆溜逸阻力分析图,改进了防溜设备(一对能承受176.4 kN力的铁鞋及其止动器和左右螺母式手制动机),根据来袭大风风力,计算出防溜逸阻力需求,制定了防溜决策.如对一列挂有50辆空敝货物列车的防溜决策是:7至9级风可用2...