【摘 要】
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为研究高速列车受电弓流线型结构对受电弓气动特性的影响,基于计算流体力学理论,构建某型号高速列车4车编组模型.采用k-ωSST湍流模型进行数值模拟,分析得到流线型结构对受电弓的气动特性及流场的影响.计算结果表明:流线型受电弓减小了滞止区面积和迎风面积,并减缓了受电弓尾部涡流,从而有效降低了受电弓受到的压差阻力,相较于现役的CX-PG型受电弓单弓气动阻力降低了11.5％,整车气动阻力降低了0.9％.流线型受电弓受到的升力较CX-PG型受电弓高出一个量级.受电弓局部结构对阻力有一定影响,采用一体流线型包裹的弓角
【机 构】
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中车长春轨道客车股份有限公司国家轨道客车系统集成工程技术研究中心,吉林长春 130062
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为研究高速列车受电弓流线型结构对受电弓气动特性的影响,基于计算流体力学理论,构建某型号高速列车4车编组模型.采用k-ωSST湍流模型进行数值模拟,分析得到流线型结构对受电弓的气动特性及流场的影响.计算结果表明:流线型受电弓减小了滞止区面积和迎风面积,并减缓了受电弓尾部涡流,从而有效降低了受电弓受到的压差阻力,相较于现役的CX-PG型受电弓单弓气动阻力降低了11.5％,整车气动阻力降低了0.9％.流线型受电弓受到的升力较CX-PG型受电弓高出一个量级.受电弓局部结构对阻力有一定影响,采用一体流线型包裹的弓角结构和一体式绝缘子结构的流线型受电弓取得了更好的气动特性,相较于现役CX-PG型受电弓,单弓气动阻力降低了15.9％,整车气动阻力降低了1.8.
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对多元探测的灵敏度模型进行研究,结合探测信噪比、探测概率和虚警率等推导建立了该模型,并进行实验验证,证明了该模型的准确性.在此基础上,仿真分析不同探测条件下,APD单元数、脉冲累加次数、填充因子和死时间对探测灵敏度的影响,为多元APD的选型提供理论依据.结果显示,脉冲累加次数为6时,填充因子越大,死时间越小,测距性能越好.在高背景噪声下,APD单元数的增加对探测灵敏度的提升效果显著.在低背景噪声下,采用4元APD就可以达到较好的测距效果.
增强飞行视景系统(EFVS)作为机载复杂电子系统,其常规失效分析复杂易出错.基于此,引入形式化建模概念,提出了一种基于故障耦合模型的EFVS形式化建模方法.通过EFVS功能交互模型,明确系统失效传播模式;对该系统的架构和数据流进行抽象,分层建立该系统的故障耦合形式化模型;引入模型检验工具对系统模型进行验证,并结合典型的系统失效状态进行自动化运算,获取该失效状态的故障树最小割集.结果表明,所提方法自动化程度高,有助于提高EFVS失效分析过程的效率.
针对四旋翼无人机姿态控制过程中存在模型不确定和外界风干扰的问题,提出了一种内外环控制算法.内环设计了自抗扰控制器,利用扩张状态观测器以及非线性状态误差反馈控制器实时估计和补偿系统的总扰动;外环设计了非奇异终端滑模控制器来提高系统的响应速度;并对内外环的控制算法进行了稳定性证明.由姿态角跟踪仿真结果表明,所设计的控制器具有较高的跟踪精度和良好的抗干扰能力,能够有效实现四旋翼无人机的姿态控制.
为消除行人违章过街给城市交通系统带来的安全隐患,选取了7个信号控制交叉口,结合实地调研,研究了违章行人过街时的速度变化特性.数据显示:人行横道长度、车辆干扰程度、行人瞬时速度及补偿速度等是影响行人违章过街速度变化的主要因素.在此基础上,建立违章过街速度的梯度模型,进一步基于多元Logistic方法构建行人违章过街速度变异性的预测模型.结果表明该模型对违章行人加速行为的预测精度为92.6％,整体预测精度达到80％.
为提升旅客出行的便捷性和满意度,提高铁路与轨道交通的换乘效率,对换乘站安检互认可行性展开研究.提出了基于车站及其所属运输方式的安全等级评价方法,构建安全等级的评价指标体系,选取可变模糊综合评价法,构建了基于可变模糊集理论的安全等级评价模型.以大连北站与地铁大连北站站为例,进行实例验证,得出大连北站的安全等级高于地铁大连北站站,可单方向免检进入轨道交通车站乘车的结论.通过安全等级评价,可以判断铁路与城市轨道交通换乘站安检互认条件,为实施安检互认提供借鉴.
为了综合考虑静态刚度和动态频率的拓扑优化,提出了一种带有权重系数的多目标拓扑优化研究方法.基于SIMP变密度法,利用折衷规划法,采用正交试验设计法,灰色关联度法,熵权法和层次分析法等4种方法引入权重系数,建立了考虑静态刚度和动态频率综合优化目标函数.该方法对地铁车座椅模型实现了多工况柔度最小化和低阶频率最大化的多重目标拓扑优化,保证了结构具有良好的静动态性能,同时得出层次分析法更适合用于确定多目标多工况拓扑优化目标函数中的权重系数分析,能够更好地反映不同工况的重要程度,提出的多目标拓扑优化研究方法可以应用
为提高旅客空铁联运换乘组织效率,针对现阶段国内旅客空铁联运广泛采用的机场巴士换乘模式,兼顾旅客利益和企业利益,以旅客由于候车产生的总损失最小和企业总运营成本最小为目标,建立基于不同时段客流量的换乘巴士发车间隔优化模型.针对多目标优化模型,设计带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)进行求解.以A城市旅客空铁联运为例,提出不同时段的机场换乘巴士发车间隔优化方案.结果表明:最优发车间隔使旅客出行总损失降低641元,企业总收入增加973元,旅客和企业的效益都有所提高,验证了模型和算法的有效性和可操作性.
为了保证高速列车在大风环境下路堑中行驶的安全,建立了高速列车—路堑耦合的气动仿真模型,研究了不同风场环境下路堑深度对列车气动性能的影响.研究表明:高速列车的气动特性随着风载荷的突变,气动特性的变化情况复杂.横风环境下,路堑深度的增加有利于降低列车气动力,而在突变风环境下,突变风作用下列车的气动力随风速变化情况更为复杂.当路堑深度为变量时,列车的气动力整体上随着路堑深度增大而降低,深路堑相较于浅路堑升力峰值减小51％,横向力减小52％,侧滚力矩减小97％,摇头力矩减小92％,6 s以后风载荷的影响出现滞后现
基于三维定常不可压缩N-S方程和k-ε两方程湍流模型,采用有限体积法,对1600和2800 mm升弓高度下受电弓不同时速的气动力进行数值模拟,得到受电弓在开口运行时的气动抬升力.计算结果表明:受电弓在工作高度2800 mm时仿真结果与风洞试验结果较为一致,误差保持在10％以内.受电弓由工作高度2800降低至1600 mm,受电弓各部件气动升、阻力基本都随着工作高度减小而绝对值减小,降幅基本保持在20 N以内.整弓的气动抬升力随着工作高度的减小而减小,降幅基本保持在60％以内.同一高度下整弓的气动抬升力都随
根据机车实际运用工况和设计经验从机车限界、轮齿强度、齿面抗磨损、传动平稳性、抗胶合能力等角度,研究了机车牵引齿轮齿数、模数、压力角、变位系数等参数的边界条件和设计方法.为了快速、准确地制定机车牵引齿轮的设计方案,根据机械优化设计方法建立目标函数与约束条件,利用Visual Basic编制了机车牵引齿轮方案设计系统,通过实例计算验证了方案设计系统的正确可行性.