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基于GASF多通道图像时序融合的高速列车横向减振器故障诊断
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作者 李刚 秦永峰 齐金平 《振动与冲击》 北大核心 2025年第15期144-152,191,共10页
由于高速列车在运行的过程中悬挂系统产生的振动信号是典型的复杂度高,耦合性和不确定性强的非线性信号,为弥补一维信号在故障诊断时的局限性,利用格拉姆角场(Gramian angular field,GAF)处理时间序列信号的敏感性以及对非线性信号的适... 由于高速列车在运行的过程中悬挂系统产生的振动信号是典型的复杂度高,耦合性和不确定性强的非线性信号,为弥补一维信号在故障诊断时的局限性,利用格拉姆角场(Gramian angular field,GAF)处理时间序列信号的敏感性以及对非线性信号的适应性,提出了一种基于一维(1D)时序信号和二维(2D)格拉姆角和场(Gramian angular summation field,GASF)特征融合的卷积神经网络结合门控循环单元网络融合多头自注意力机制(1D-2D-CNN-GRU-MSA)的故障诊断方法。首先,将一维的时序信号编码为二维的GASF图,再分别将一维的时序信号与二维的GASF图同时送入到两条并行的网络支路中,其中:一路为图像输入经卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)提取GASF图像的特征;另一路将一维的故障波形直接输入经门控循环网络单元(gated recurrent unit,GRU)提取时序特征,通过多头自注意力机制(multi-head self-attention,MSA)将二维图像特征和一维时序特征进行特征重点强化并降维融合,最后通过Softmax层对高速列车横向减振器故障进行分类。仿真试验证明,不同工况下1D-2D-CNN-GRU-MSA模型比两种主流模型进行高速列车横向减振器故障识别的准确率高。 展开更多
关键词 高速列车 格拉姆角和场(GASF) 卷积神经网络(CNN) 多头自注意力机制(MSA) 门控循环单元(GRU)
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相邻隧道间距对列车通过峡谷风区时气动性能的影响
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作者 周丹 梁思维 +3 位作者 张耀升 冯吉琦 陈恺岚 陈光 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期2562-2574,共13页
以通过峡谷风区的高速列车为研究对象,建立峡谷-桥隧-列车三维数值模型,采用基于k-ε的尺度解析混合(SRH)湍流模型进行求解计算,研究不同相邻隧道间距下的峡谷风场分布特性、列车气动载荷和流场分布。研究结果表明:当相邻隧道间距为100 ... 以通过峡谷风区的高速列车为研究对象,建立峡谷-桥隧-列车三维数值模型,采用基于k-ε的尺度解析混合(SRH)湍流模型进行求解计算,研究不同相邻隧道间距下的峡谷风场分布特性、列车气动载荷和流场分布。研究结果表明:当相邻隧道间距为100 m时,桥梁上方的风速梯度最大,在距离桥面高约4 m处量纲一风速高达2.0;当相邻隧道间距大于300 m时,桥面上方风速较小,峡谷中心处的加速效应变化较小;当列车从隧道驶入峡谷风区时,各节车厢的气动荷载先陡增后不断波动;头车和尾车的气动载荷最大值随着相邻隧道间距的增加而逐渐减小,头车侧向力最大值是尾车的4倍;在距离隧道约5 m的桥上,列车迎风侧与背风侧流场的流速与压力分布差异显著,当相邻隧道间距从100 m增大到300 m时,列车迎风面与背风面压差明显减小。 展开更多
关键词 相邻隧道间距 峡谷风 高速列车 气动性能
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列车交会速度对升力翼高速列车气动性能影响
3
作者 熊小慧 周舒佳 +1 位作者 陈光 袁昊 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第12期25-37,共13页
为探究升力翼高速列车在交会时的气动性能,以三车编组某型CRH高速列车模型为研究对象,通过研究不同的列车交会速度,探讨其对升力翼高速列车相关气动性能的影响规律.研究结果表明:行驶方向的第一个翼受到的升力较大,交会侧升力较易受到干... 为探究升力翼高速列车在交会时的气动性能,以三车编组某型CRH高速列车模型为研究对象,通过研究不同的列车交会速度,探讨其对升力翼高速列车相关气动性能的影响规律.研究结果表明:行驶方向的第一个翼受到的升力较大,交会侧升力较易受到干扰;随着速度增加,升力翼装置产生的升力也增加,但其增幅会降低;中间车较头车和尾车受到的侧向力影响较小;随着行驶速度的提升,列车所受到的最大侧向力会逐渐增大,但增幅会有所降低;相较于非交会侧,交会侧明显受到更强的轨侧压力;随着离交会中心线距离的增大,压力变化逐渐减小,但整体变化趋势保持一致,呈现“正-负-负-正”的整体趋势. 展开更多
关键词 速度 升力翼 高速列车 空气动力学
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高原高速铁路长大隧道列车交会空气阻力特性数值模拟研究
4
作者 梅元贵 万有财 邓虹 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第5期149-161,共13页
为探究2列车在高海拔、大坡度和长大隧道交会时的空气阻力特征,基于一维可压缩非定常不等熵流动模型建立列车在高原铁路隧道交会时的空气阻力计算方法,并验证方法的合理性和准确性;以8节编组高速列车为研究对象,阐明整车空气阻力的形成... 为探究2列车在高海拔、大坡度和长大隧道交会时的空气阻力特征,基于一维可压缩非定常不等熵流动模型建立列车在高原铁路隧道交会时的空气阻力计算方法,并验证方法的合理性和准确性;以8节编组高速列车为研究对象,阐明整车空气阻力的形成机理及各分项空气阻力的变化特征,分析隧道的交会位置、长度、坡型、坡度、列车速度和海拔等因素对空气阻力的影响。结果表明:列车在坡度隧道内交会时空气阻力与列车周围空气的压力和流速、列车运行位置及隧道坡型和坡度密切相关;车厢摩擦阻力占整车空气阻力的60%以上,车身摩擦系数的取值对合理预测空气阻力尤为重要;列车在单面坡隧道中央等速交会为最恶劣交会位置,相对于隧道坡度,海拔对空气阻力的影响更大,且空气阻力随海拔的增大而减小;列车以250 km·h^(-1)的速度在海拔1000 m、坡度25‰、长度15 km的隧道中央等速交会时最大空气阻力和平均空气阻力分别为64.5和53.7 kN。研究结果为高原高速铁路列车的牵引功率配比提供参数支持。 展开更多
关键词 高原 高速铁路 隧道 压力波 交会 空气阻力 一维流动模型
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考虑随机变阈值的车轮相依竞争失效可靠性建模
5
作者 齐金平 冯洪 +3 位作者 刘晓宇 刘一鸣 付录生 燕大强 《机械强度》 北大核心 2025年第11期150-158,共9页
由于车轮在正常运行中受磨损、冲击等多种因素的耦合作用会产生退化现象,而当前研究则是多考虑单一因素影响,并认为车轮失效的阈值为定值,因而无法准确反映车轮退化规律,为此提出一种考虑变阈值的相依竞争失效模型,分别采用非平稳Gamma... 由于车轮在正常运行中受磨损、冲击等多种因素的耦合作用会产生退化现象,而当前研究则是多考虑单一因素影响,并认为车轮失效的阈值为定值,因而无法准确反映车轮退化规律,为此提出一种考虑变阈值的相依竞争失效模型,分别采用非平稳Gamma过程和极端冲击描述车轮的自然退化和冲击过程,认为冲击导致的自然退化增量与冲击幅值具有相依性;令冲击失效阈值服从正态分布,表征自然退化对冲击失效阈值的随机性影响。基于某型动车组的车轮轮缘实测磨耗数据进行实例计算,并通过蒙特卡洛仿真方法进行对比研究,验证了所提建模方法的可行性和有效性,为车轮维修周期优化提供科学参考。 展开更多
关键词 动车组车轮 相依竞争失效 随机变失效阈值 可靠性分析 极端冲击 非平稳Gamma过程
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强风沙环境下车窗破损对高速列车运行安全性影响
6
作者 杜礼明 李墨 +1 位作者 傅彩慧 苏杉 《铁道车辆》 2025年第2期19-28,共10页
高速列车在大风沙尘地区行驶时,列车两侧的车窗可能会因大风沙的冲击而破裂,危及列车的运行安全和乘客的生命财产安全。文章建立了车窗破损的某型高速列车气动仿真模型,分析了在横风和风沙环境下列车运行的气动特征,并基于气动仿真结果... 高速列车在大风沙尘地区行驶时,列车两侧的车窗可能会因大风沙的冲击而破裂,危及列车的运行安全和乘客的生命财产安全。文章建立了车窗破损的某型高速列车气动仿真模型,分析了在横风和风沙环境下列车运行的气动特征,并基于气动仿真结果,对车窗破损的列车安全性进行了分析。结果表明:双侧车窗玻璃破损相较于迎风侧车窗玻璃破损,车厢内外的压力和气流更趋于稳定;在风速和车速逐渐增加的过程中,列车车厢所受到的升力、横向力、倾覆力矩及其摇头力矩的瞬间变化值均增大;与单纯横风作用下的结果对比,大风沙尘环境下单侧车窗破损时,列车的脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力和轮轨垂向力分别增大了50.0%、10.7%、15.1%和14.8%,与双侧车窗玻璃破碎时对比,其数值分别增大了40.0%、17.2%、12.6%、15.0%。列车在强风沙环境下单侧车窗破损后的安全性更差。 展开更多
关键词 强风沙环境 高速列车 车窗破损 运行安全性 气动特性
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基于RIME-VMD的高速列车横向减振器故障诊断 被引量:6
7
作者 秦永峰 李刚 +1 位作者 齐金平 王建帅 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第3期942-953,共12页
为解决变分模态分解(VMD)在高速列车横向减振器故障诊断中特征提取较为困难的问题,提出一种基于霜冰算法(RIME)以最小包络熵作为适应度函数优化变分模态分解(VMD)的特征提取方法。首先,使用霜冰算法(RIME)优化VMD在不同故障状态下模态(I... 为解决变分模态分解(VMD)在高速列车横向减振器故障诊断中特征提取较为困难的问题,提出一种基于霜冰算法(RIME)以最小包络熵作为适应度函数优化变分模态分解(VMD)的特征提取方法。首先,使用霜冰算法(RIME)优化VMD在不同故障状态下模态(IMF)分量的个数和惩罚因子的最优参数组合;其次,计算各个IMFs分量的峭度值与相关性系数,再分别选取峭度值较大的前4阶IMF分量,并在峭度值较大的4个IMFs分量中选取相关性系数较高的前3阶IMFs进行信号重构降噪;最后,计算多尺度的奇异熵、样本熵、排列熵作为故障特征值,并结合t分布随机近邻嵌入(t-SNE)算法降维去除冗余特征信息,将降维融合后的特征矩阵逐一输入到支持向量机(SVM)中,从而实现对高速列车横向减振器不同故障部位的识别。仿真实验结果表明:相较于灰狼算法(GWO)优化变分模态分解(VMD)的方法,RIME-VMD方法利用霜冰算法高效的搜索与开发能力,可以更快速寻得高速列车不同工况下,变分模态分解中分解层数和惩罚因子参数的全局最优组合,提高了VMD分解信号的鲁棒性,采用信号重构的方法可以有效提取故障特征,实现高速列车横向减振器故障的高效、准确识别。原始变分模态分解(VMD)方法虽然分解速度较快,但原始VMD参数的人工试错成本更高,不能满足高速列车故障诊断的要求。研究结果可为高速列车横向减振器故障诊断和安全运营进一步优化提供参考。 展开更多
关键词 转向架 变分模态分解 霜冰算法 故障诊断 多尺度奇异熵
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高速列车蛇行稳定性自适应控制策略研究 被引量:2
8
作者 李俊聪 黄翔 +1 位作者 曾京 汪群生 《现代制造工程》 北大核心 2025年第2期61-68,共8页
随着我国高速列车的大量开行和运行里程的急剧增加,伴随着轮轨磨耗、运行环境变化与悬挂参数匹配的矛盾,面临的车体异常振动问题越来越多,严重降低了乘客的乘坐舒适性,其中转向架蛇行稳定性不足较为突出,针对该类问题,从抗蛇行减振器主... 随着我国高速列车的大量开行和运行里程的急剧增加,伴随着轮轨磨耗、运行环境变化与悬挂参数匹配的矛盾,面临的车体异常振动问题越来越多,严重降低了乘客的乘坐舒适性,其中转向架蛇行稳定性不足较为突出,针对该类问题,从抗蛇行减振器主动控制的角度展开了高速列车蛇行稳定性自适应控制策略研究。首先,将抗蛇行减振器替换为主动控制悬挂元件,建立了车辆系统非线性动力学模型;然后,结合PID控制原理和模糊控制原理设计了自适应模糊PID控制器,并采用带精英策略的非支配排序遗传算法对参数进行优化;最后,基于SIMPACK和Simulink联合仿真模型,在不同运行工况下对所设计的主动控制系统进行控制效果对比分析。结果表明,在主动抗蛇行减振器的作用下,转向架构架端部横向加速度主频幅值最大降低了54%,均方根值最大降低了33.24%,明显改善了转向架构架横向振动性能,为转向架蛇行稳定性控制策略提供技术支撑。 展开更多
关键词 高速列车 蛇行稳定性 抗蛇行减振器 自适应控制 遗传算法
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基于主动抗蛇行减振器的高速转向架分岔控制与复杂运动分析 被引量:1
9
作者 毛冉成 曾京 +2 位作者 石怀龙 文敬涵 魏来 《交通运输工程学报》 北大核心 2025年第1期121-131,共11页
为保障高速动车组蛇行稳定性并提升临界速度,开展基于主动抗蛇行减振器的车辆系统分岔特性控制研究,建立了包含刚性转向架横移/摇头与车体横移的动力学简化模型,结合实测磨耗后期的车轮踏面数据给出了非线性轮轨关系;在传统被动悬挂的... 为保障高速动车组蛇行稳定性并提升临界速度,开展基于主动抗蛇行减振器的车辆系统分岔特性控制研究,建立了包含刚性转向架横移/摇头与车体横移的动力学简化模型,结合实测磨耗后期的车轮踏面数据给出了非线性轮轨关系;在传统被动悬挂的基础上并联主动抗蛇行减振器,基于转向架摇头控制分析了车辆系统的Hopf分岔及分岔后的复杂运动。分析结果表明:线性刚度与线性阻尼控制均能延后Hopf分岔点,即能够直接提高车辆系统的蛇行临界速度,从被动状态下247 km·h^(-1)提高至328 km·h^(-1);线性刚度控制不影响分岔后的轮对横移量,将蛇行频率从5 Hz提高至7 Hz,线性阻尼控制能有效降低分岔后的极限环幅值与蛇行频率;非线性刚度与阻尼控制不改变车辆的临界速度,且二次项控制增益将引起车辆系统产生不稳定的极限环;三次项控制增益均可以降低分岔后的极限环幅值,其中三次项刚度控制会提高蛇行频率,三次项阻尼控制能够抑制蛇行频率;传统被动悬挂下车辆在发生Hopf分岔后,系统将经历极限环运动进入倍周期分岔进而通向混沌态,而线性控制在车速为386 km·h^(-1)时发生超临界Hopf分岔后能维持稳定的极限环单周期运动,其最大李雅普诺夫指数始终小于0,可以有效避免车辆系统产生复杂的混沌运动,但非线性控制的作用效果有限。 展开更多
关键词 车辆工程 抗蛇行减振器 主动控制 蛇行稳定性 高速转向架 HOPF分岔
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高速列车转向架包覆结构安装位置及间隙尺寸对气动阻力影响
10
作者 王志钧 谢子豪 +1 位作者 高广军 李健 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第5期11-29,共19页
针对高速列车转向架裙板和底护板对称安装时安装位置及底护板和车体间隙变化对列车阻力定量影响规律不明晰的问题,采用数值模拟方法,通过设计转向架底护板包覆结构,制定其不同位置对称安装和全包围安装的5种方案,研究某型3节编组高速动... 针对高速列车转向架裙板和底护板对称安装时安装位置及底护板和车体间隙变化对列车阻力定量影响规律不明晰的问题,采用数值模拟方法,通过设计转向架底护板包覆结构,制定其不同位置对称安装和全包围安装的5种方案,研究某型3节编组高速动车组以300 km·h^(-1)速度运行时转向架底护板及其安装位置对气动阻力的影响规律;在此基础上,定义底护板7种横向(X向)间隙和8种纵向(Y向)间隙尺寸,分析这些间隙尺寸的变化对列车运行时转向架区域绕流特征的影响,揭示底护板位置及X向和Y向间隙尺寸对整车气动阻力的影响规律和作用机制。结果表明:由于转向架底护板和裙板的引流、阻隔作用,车底来流对转向架部件及转向架舱后端面的冲击效果明显减弱,降低了转向架区域的压差阻力,具有明显的整车减阻效果;对于半包围的底护板,在1位和6位转向架安装底护板和裙板后整车减阻率为8.6%,超过在2位和5位及3位和4位转向架安装的整车减阻率之和;在1位和6位转向架安装半包围底护板和裙板的基础上,X向和Y向间隙的减小可分别使气流对转向架舱后端面中下部(B区域)和下部两侧(C区域)的冲击减弱,降低转向架舱内部的气流速度和前后端面压差阻力,从而达到整车阻力降低的目的;X向和Y向间隙分别从240和310 mm减小至0 mm(车底齐平安装底护板)时,整车减阻率分别由8.26%和8.3%增加至9.88%和10.68%;整车阻力的降低随X向和Y向间隙的减小大致呈均匀趋势,且Y向间隙的减小对整车阻力降低的贡献略大于X向间隙。 展开更多
关键词 高速列车 转向架 包覆结构 底护板 裙板 气动阻力 间隙尺寸 数值模拟
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400 km·h^(-1)高速列车隧道交变压力载荷特征研究
11
作者 马瑶 梅元贵 +1 位作者 刘堂红 方丰彦 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第2期180-191,共12页
为评估400 km·h^(-1)高速列车在设计速度350 km·h^(-1)隧道条件下运行的适应性,采用三维数值模拟方法,对其在不同隧道长度下及不同运行速度下、隧道内通过和交会时车体表面不同测点处的压力进行时空分布特征研究,分析隧道长... 为评估400 km·h^(-1)高速列车在设计速度350 km·h^(-1)隧道条件下运行的适应性,采用三维数值模拟方法,对其在不同隧道长度下及不同运行速度下、隧道内通过和交会时车体表面不同测点处的压力进行时空分布特征研究,分析隧道长度和列车速度对交变压力载荷循环特征的影响规律。结果表明:400 km·h^(-1)高速列车在隧道内通过或交会时,同一车厢不同测点的压力在时间和空间上表现出较为一致的规律,沿车体纵向和垂向测点的压力变化幅度差异均较小;单列车以400 km·h^(-1)速度通过不同长度隧道时的等效压力载荷幅值和均值分别为1.9~2.6 kPa和-1.8~-2.4 kPa,而2列车在不同长度隧道内交会时则分别增大为4.7~7.0 kPa和-3.6~-5.4 kPa,且随列车运行速度的提高等效压力载荷幅值也大幅度提升;列车以300,350和400 km·h^(-1)速度通过隧道时车体表面压力变化中幅值较大的载荷循环分别为4个半循环、2个半循环+1个全循环及2个半循环,而在隧道内交会时分别为4个半循环、2个半循环和2个半循环。 展开更多
关键词 空气动力学 400 km·h^(-1)高速列车 隧道通过 隧道交会 车体交变压力 载荷特性 数值计算
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自动化初始信任水平对城市轨道交通驾驶任务的影响
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作者 丁铁成 支锦亦 +3 位作者 邹瑞 王振宇 何思俊 景春晖 《西南交通大学学报》 北大核心 2025年第6期1519-1526,共8页
为明确自动化初始信任水平对城市轨道交通驾驶任务接管绩效、工作负载和视觉行为的影响,设计并验证自动化初始信任问卷,使用问卷筛选显著初始信任水平被试进行模拟驾驶试验;通过记录常用制动和紧急制动时间反应接管绩效,使用NASA-TLX(na... 为明确自动化初始信任水平对城市轨道交通驾驶任务接管绩效、工作负载和视觉行为的影响,设计并验证自动化初始信任问卷,使用问卷筛选显著初始信任水平被试进行模拟驾驶试验;通过记录常用制动和紧急制动时间反应接管绩效,使用NASA-TLX(national aeronautics and space administration task load index)问卷计算工作负载,并分别采集轨道路面和驾驶界面2个区域的扫视次数、总注视次数、注视时间和平均注视时间以分析视觉行为差异.试验结果表明:不同初始信任水平的参与者接管绩效不存在显著差异;高初始信任水平参与者相比低信任水平参与者整体工作负载低21.39%,身体负荷低34.24%和挫折程度低31.96%;初始信任水平显著影响视觉行为,低信任参与者趋向于活跃的视觉搜索行为,轨道路面的注视次数、轨道路面和驾驶界面的扫视次数分别高出28.14%、41.78%和42.91%;而高信任参与者趋向于固定的视觉凝视行为,轨道路面的平均注视时间高出40.74%.研究可为城市轨道交通驾驶安全干预提供理论参考和实践依据. 展开更多
关键词 城市交通运输 自动驾驶 自动化信任 接管绩效 工作负载 视觉行为
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小侧滑角下风阻制动装置对高速列车气动特性影响分析
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作者 王家斌 张露晨 +3 位作者 张普阳 乔峰 张洁 高广军 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第11期4796-4809,共14页
我国幅员辽阔且风环境复杂多变,因此研究横风条件下采用风阻制动装置对高速列车气动性能的影响十分重要。为探究高速列车风阻制动装置在小侧滑角横风条件下的制动性能,采用基于SST k-ω模型的Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方法... 我国幅员辽阔且风环境复杂多变,因此研究横风条件下采用风阻制动装置对高速列车气动性能的影响十分重要。为探究高速列车风阻制动装置在小侧滑角横风条件下的制动性能,采用基于SST k-ω模型的Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方法,对小侧滑角工况下3车编组原始高速列车和风阻制动高速列车周围的空气流动特性和气动载荷特性进行对比分析,并通过风阻制动列车模型风洞试验验证了数值仿真方法的正确性与可靠性。研究结果表明:风阻制动板的开启显著改变了高速列车周围流场分布,诱发了强剪切分离气流,列车尾流低速区域扩大。并且增强了列车头车的正压分布特性和尾车的负压分布特性,风阻制动高速列车头车和尾车的气动阻力分别提升了约213.67%和514.09%,促使列车整体压差阻力明显增加,进而使整车气动阻力显著提升,与原始高速列车相比整车气动阻力提升了约248.69%,可见风阻制动装置的增阻效果显著。与此同时,在小侧滑角横风与制动板所诱导的分离气流的相互作用下,列车背风侧的流场结构变得更加复杂,表面附面层显著增厚,背风侧空气漩涡尺度也明显变大。相比于原始高速列车,风阻制动装置工作状态下的列车横向稳定性明显降低,3车编组列车的总体侧向力增大约48.54%,但总体气动升力的变化不大,仅降低约0.37%。 展开更多
关键词 高速列车 风阻制动装置 气动特性 数值模拟 横风
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高速动车组惯容器弹性架悬转向架横向稳定性研究
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作者 祁亚运 敖鹏 +4 位作者 戴焕云 石怀龙 刘华 贺星 李慷 《振动与冲击》 北大核心 2025年第2期65-72,111,共9页
惯容器作为一种新型结构控制元件被广泛应用于结构振动系统中,但在转向架电机悬挂中却研究较少。建立3种惯容器-刚度-阻尼(inerter-stiffness-damping, ISD)电机架悬转向架横向动力学模型,采用光滑拟合曲线模拟等效锥度,用实测轨道谱作... 惯容器作为一种新型结构控制元件被广泛应用于结构振动系统中,但在转向架电机悬挂中却研究较少。建立3种惯容器-刚度-阻尼(inerter-stiffness-damping, ISD)电机架悬转向架横向动力学模型,采用光滑拟合曲线模拟等效锥度,用实测轨道谱作为转向架系统激励输入,以构架端部加速度滑移均方根综合值作为优化目标函数,通过减法平均优化器优化算法对ISD架悬参数和原有刚度-阻尼(stiffness-damping, SD)结构参数进行优化并分析其稳定性。结果表明,ISD串并联结构降低转向架振动响应效果最好,在新轮新轨匹配和车轮镟修后期条件下,其稳定性最佳,线性临界速度较SD结构可提升215.6 km/h。ISD三并联结构各稳定性指标略低于SD结构,而ISD三串联结构会恶化转向架横向稳定性,降低其临界速度,同时,其综合均方根和最大均方根对速度变化最敏感,不利于改善转向架横向稳定性。研究结果可为高速动车组电机弹性架悬设计提供参考。 展开更多
关键词 高速动车组 转向架横向稳定性 弹性架悬 惯容器 参数优化
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基于附加式楔形声学减振结构的高速列车型材减振分析
15
作者 刘琨 汤晏宁 +3 位作者 贺义 陈士斌 何明峰 肖新标 《城市轨道交通研究》 北大核心 2025年第12期52-57,共6页
[目的]高速列车车体型材的振动噪声问题严重影响了乘坐舒适性和环境噪声水平。传统均匀梁结构的减振效果有限,需要设计一种新型楔形声学减振结构,建立其理论分析模型,研究其在列车车体型材上的减振性能,并优化结构参数以提高减振效率。... [目的]高速列车车体型材的振动噪声问题严重影响了乘坐舒适性和环境噪声水平。传统均匀梁结构的减振效果有限,需要设计一种新型楔形声学减振结构,建立其理论分析模型,研究其在列车车体型材上的减振性能,并优化结构参数以提高减振效率。[方法]首先,基于以高斯函数作为基函数的半解析法,建立了楔形声学减振结构的理论分析模型,计算其模态振型和振动响应,通过有限元法验证了模型的准确性。在此基础上,研究了截断厚度和幂指数对减振性能的影响。然后,设计了一种适用于高速列车车体型材的附加式声学减振系统,并利用有限元法建立了完整的列车型材与减振系统的耦合模型。最后,通过与普通均匀梁减振系统的对比,评估了该系统的可靠性,并分析了不同参数对减振效果的影响。[结果及结论]楔形声学减振结构的截断厚度和幂指数对振动响应影响显著,合理优化这些参数可有效提升减振性能。附加式声学减振系统相比传统均匀梁结构具有更优的减振效果,尤其在特定频段内表现突出。减振系统的安装位置对性能影响显著,合理布置可大幅提高减振效率,而单纯增加安装数量对提升整体减振效果则作用有限。 展开更多
关键词 高速列车 减振设计 楔形声学减振结构 型材结构 有限元法
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隧道交会工况下城际列车横向偏移量影响研究 被引量:1
16
作者 徐风远 陈云龙 +2 位作者 赵奇 沈歆赟 张骞 《青岛大学学报(自然科学版)》 2025年第2期30-35,共6页
为研究城际列车在隧道内交会时横向偏移量的影响因素,基于某城际列车模型建立列车空气动力学模型及多刚体动力学模型,利用主效应分析和非线性多元回归分析,探讨列车车体运行速度、线间距及列车载重对车体横向偏移量的影响,并建立幂函数... 为研究城际列车在隧道内交会时横向偏移量的影响因素,基于某城际列车模型建立列车空气动力学模型及多刚体动力学模型,利用主效应分析和非线性多元回归分析,探讨列车车体运行速度、线间距及列车载重对车体横向偏移量的影响,并建立幂函数型多元回归方程。研究结果表明,在列车隧道内等速交会工况下,车体横向偏移量与列车速度呈正相关,与线间距和列车载重呈负相关,且列车速度对横向偏移量影响最大,列车载重次之,线间距对列车偏移量影响最小。 展开更多
关键词 城际列车 隧道交会 横向偏移量 非线性多元回归
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高速列车线路对撞试验前安全评估及试验验证研究
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作者 赵慧 许平 +2 位作者 阳程星 南钊 李本怀 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第10期4366-4375,共10页
在列车碰撞安全性研究中,线路碰撞试验是最具真实性和说服力的手段。为确保多编组列车线路碰撞试验安全实施,需在试验前精准预测列车碰撞姿态演化规律,系统评估脱轨风险并构建多层级安全防护体系。以5编组列车线路对撞试验为研究对象,基... 在列车碰撞安全性研究中,线路碰撞试验是最具真实性和说服力的手段。为确保多编组列车线路碰撞试验安全实施,需在试验前精准预测列车碰撞姿态演化规律,系统评估脱轨风险并构建多层级安全防护体系。以5编组列车线路对撞试验为研究对象,基于MotionView多体动力学仿真平台,构建包含车辆悬挂、轮轨接触和吸能结构3个子系统的列车碰撞动力学模型。选取冲击速度(v)、吸能结构撞击平台力(F)及车辆初始横向偏移量(δ)作为关键变量,以车轮垂向抬升量作为脱轨评价指标,采用三因素三水平全因子试验设计方法构建27组仿真方案。仿真结果表明:当δ=20 mm或40 mm时,运动列车和静止列车呈现锯齿状的横向褶曲碰撞姿态,其中运动列车第2节车辆一位端转向架脱轨风险最高。极差分析进一步显示:δ对车轮垂向抬升量的影响最为显著,v次之,且二者均与脱轨风险呈显著正相关。在极端参数组合下(δ=40 mm且v=33 km/h),运动列车第2节车辆一位端转向架右侧两车轮垂向抬升量均超过21 mm,达到脱轨临界阈值。最后,基于风险量化评估结果,提出了相应改进措施,通过实施多重安全防护机制,成功完成5编组列车线路对撞试验。试验中,各车辆均未出现脱轨、爬车等不稳定行为,各界面均保持有效啮合,整体姿态稳定。本研究构建的碰撞安全评估方法可为后续开展更多编组、更高速度的列车线路碰撞试验提供理论依据和技术支撑。 展开更多
关键词 列车线路对撞试验 安全评估 脱轨风险 多体动力学模型 横向褶曲姿态 车辆脱轨 多级安全防护
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横向布置EHA对城际动车组曲线通过及磨耗的影响
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作者 祁亚运 刘华 +3 位作者 戴焕云 敖鹏 贺星 陈兆玮 《振动与冲击》 北大核心 2025年第15期134-143,共10页
针对城际线路中广泛存在的小半径曲线导致的动车组曲线通过性能不足及轮轨严重磨耗问题,现以城际动车组为对象,在其轴箱与转向架布置横向作动器,形成主动径向转向架。该作动器能够驱使轮对横向移动,使得车辆沿纯滚动线运动。搭建了作动... 针对城际线路中广泛存在的小半径曲线导致的动车组曲线通过性能不足及轮轨严重磨耗问题,现以城际动车组为对象,在其轴箱与转向架布置横向作动器,形成主动径向转向架。该作动器能够驱使轮对横向移动,使得车辆沿纯滚动线运动。搭建了作动器系统模型,并采用分数阶PI(proportion integration)控制器验证了在负载突变干扰情况下,作动器对期望轨迹跟踪的快速性、准确性和稳定性。利用SIMPACK和MATLAB/SIMULINK软件,建立了主动径向城际动车组的动力学模型。通过分析轮对冲角、磨耗数、轮轨横向力和脱轨系数等动力学指标,评价了运行速度和曲线半径对车辆曲线通过性能的影响。此外,采用Jendel磨耗模型评估了车辆通过500 m曲线半径时的轮轨磨耗性能。研究结果表明:将纯滚线距线路中心线的距离作为作动器的位移控制目标是合理的。当曲线半径为500 m时,与传统被动控制相比,新型主动径向控制车辆的轮轨横向力最大值降低了12%,轮对冲角最大值减少了8%,脱轨系数下降了20%,车轮磨耗数最大值减少了12%。1位轮对外侧和内侧车轮磨耗深度分别降低了31%和12%,曲线外侧和内侧钢轨的磨耗深度分别减少了20%和15%。因此,该型主动径向转向架显著提升了车辆的曲线通过性能,并有效减少了轮轨磨耗。 展开更多
关键词 城际动车组 电静液作动器 主动径向转向架 曲线通过性能 轮轨磨耗
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套衬对隧道空气动力学效应的影响研究
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作者 何德华 南凯威 +3 位作者 白夜 孙振旭 郭迪龙 杨国伟 《中国铁路》 北大核心 2025年第7期48-57,共10页
随着高速列车运营速度提升至400 km/h,隧道压力波引发的气动效应加剧,极易导致隧道结构疲劳损伤并制约铁路提速。当前补强套衬研究多聚焦特定工况,缺乏参数化影响机理分析,研究基于自主开发的一维变截面隧道压力波计算程序,系统探究了... 随着高速列车运营速度提升至400 km/h,隧道压力波引发的气动效应加剧,极易导致隧道结构疲劳损伤并制约铁路提速。当前补强套衬研究多聚焦特定工况,缺乏参数化影响机理分析,研究基于自主开发的一维变截面隧道压力波计算程序,系统探究了套衬位置、长度、数量及厚度对隧道气动效应的作用机制。结果表明:初始压力波传过套衬时会产生反向传播的压力波系,单一套衬安装在距入口1/4隧道长度处隧道内气动效应显著增大,其原因是反向传播波系的影响叠加在初始压力波形成的压力极值附近;当考虑多套衬安装时,在此处前后增设套衬分别会增强和减弱隧道内气动效应;套衬厚度越大,隧道和车身测点的最大压力峰峰值越大,典型套衬厚度(20、25、30 cm)下隧道测点和车身测点最大压力峰峰值差距约1%。研究建议病害治理中优先采用薄型套衬并规避1/4隧道长度区域。 展开更多
关键词 高速列车 隧道压力波 空气动力学 套衬 一维方法
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轮径差耦合下电机弹性架悬转向架横向稳定性影响研究
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作者 祁亚运 敖鹏 +3 位作者 戴焕云 刘华 贺星 李良昫 《振动与冲击》 北大核心 2025年第11期111-118,共8页
车轮出现轮径差会加剧转向架蛇行失稳,电机弹性架悬结构能有效改善其稳定性。为了探明轮径差与电机弹性架悬转向架横向稳定性关系,建立轮轨非线性接触模型和电机弹性架悬转向架横向动力学模型,分析轮径差与电机悬挂参数对转向架横向稳... 车轮出现轮径差会加剧转向架蛇行失稳,电机弹性架悬结构能有效改善其稳定性。为了探明轮径差与电机弹性架悬转向架横向稳定性关系,建立轮轨非线性接触模型和电机弹性架悬转向架横向动力学模型,分析轮径差与电机悬挂参数对转向架横向稳定性影响,研究轮对在不同轮轨接触下Hopf分岔特性。研究结果表明:在同相轮径差下,转向架系统稳定性随电机横移频率增加呈现先增后减趋势,存在最佳频率约为3 Hz。当电机振动频率和转向架蛇行频率一致,且幅值越低于后者,电机架悬减振效果越好,但轮径差的产生会降低这一效果;当车辆速度过高且轮径差值超过1.2 mm时会导致轮轨发生轮缘接触,短期内提升转向架稳定性,但长期会加剧轮轨磨损。轮径差值越大,轮对平衡中心线越偏离轨道中心线,轮对系统越容易从亚临界Hopf分岔转变为超临界Hopf分岔。同相轮径差工况下轮径差临界值为0.5 mm,前轮对轮径差临界值为1.5 mm。 展开更多
关键词 高速动车组 转向架稳定性 轮径差 电机弹性架悬 HOPF分岔
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