涡流制动实验台的实现及结果分析

根据电磁场理论，分析了高速列车线性涡流制动时磁场的分布，涡流的大小及分布，产依据能量关系计算出制动力的大小和制动力与速度之间的关系，同时本文介绍了涡流制动实验台的机械、电气结构、阐明软硬件的设计原理、设计特点，最后，结合实验结果对制动力、制动力与速度的关系进行验证，结果证明；本文中涡流制动的理论硒符合实际。     

列车制动技术分析

通过计算机仿真计算,采用盘形制动和动力制动的时速为270km/h的列车制动距离为3514.7米,能够满足关于高速列车时速270km/h制动距离低于3700m的要求。但由于其制动模式为盘形制动,受本身发热量以及外部环境的影响较大。因此认为在时速为270km/h或者速度更高的列车上,应采用磁轨制动、线性涡流制动等非黏着制动方式,或至少采用磁轨制动、线性涡流制动等与动力和盘形制动进行复合,以减轻制动盘的复合,延长制动盘寿命;但当速度增高很多时,现存的制动方式仍然难以满足需求。     

高速列车空气动力制动会车动力学性能

采用流体力学模拟两列高速列车以400km·h-1速度交会时工况,计算列车气动载荷,并结合高速列车动力学模型研究会车工况下制动风翼板开启对列车动力学性能及运行安全性影响.结果表明:交会时列车横向及垂向位移及振动加速度均增大;与未采用空气动力制动相比,制动风翼板开启后车体振动加速度、列车最大脱轨系数、轮重减载率等均发生变化,但其运行安全性指标均在合格范围内.     

流线型部位风阻制动板对高速列车气动特性的影响分析

针对高速列车运行速度提升导致制动动能骤增、紧急制动距离延长的问题,采用基于Realizable k-ε湍流模型的雷诺时均法(RANS)研究高速列车流线型部位增设风阻制动板对列车周围空气流动特性及气动载荷的影响。研究结果表明：风阻制动板能够显著改变高速列车周围流场,在制动板上游造成明显气流冲击并在其下游诱发强剪切分离流动,大幅度增加高速列车整车压差阻力。相比于等截面车身位置布置风阻制动板,在列车流线型部位布置风阻制动板能够有效减弱风阻制动板间的干涉效应。对于风阻制动板而言,处于气流直接冲击区域和存在高度梯度分布特性的风阻制动板受力相对较大,受板间干涉作用影响较大的风阻制动板受力相对较小。相比于原始无风阻制动高速列车,本文提出的风阻制动装置最高可将三车编组高速列车气动阻力提升约517%。     

空气动力制动制动风翼纵向位置制动力规律

分析了全列车均装制动风翼时,不同纵向位置处制动风翼周围流场特性,数值计算得到迎风面第1块制动风翼产生的制动力最大,其余制动风翼产生的制动力逐渐减小,且减小幅度逐渐减慢的制动力规律.结合某高速列车车型,考虑减少受电弓影响,分析受电弓车辆不装制动风翼时,纵向位置各制动风翼产生制动力规律,并同每辆车均安装制动风翼时制动力规律进行对比.最后,对空气动力制动产生制动力效果进行了分析.     

基于电磁场形态调整的涡流制动效能分析

针对磁悬浮列车线性涡流制动装置制动力不足的问题,对励磁电流和气隙等参数以及磁轭厚度、铁芯宽度和极距等结构参数进行分析。基于电磁场形态分析,采用脉冲电流作为激励形式,增大磁场作用范围,从而有效提高制动力。结果表明,在一定范围内,增加脉冲幅值能有效提高制动力,随着脉冲高电平幅值的增加,制动力明显减小;脉冲频率对制动力的影响较小;占空比越高,制动力越大。     

高速列车制动系统控制策略的研究

本文对高速列车制动控制系统进行了阐述,提出了在列车制动系统中采用模糊控制策略的方案,并对该模糊控制器进行了系统仿真．得出模糊控制对提高列车制动系统的灵敏性和可靠性具有指导意义。     

半挂汽车列车高速行驶转弯制动特性分析

建立了半挂汽车列车１２刚体２５自由度的力学模型,应用多体系统动力学中的Ｋａｎｅ方法列写了非线性运动微分方程,编制了半挂汽车列车操纵稳定性和制动特性的通用仿真程序,对半挂汽车列画在高速下无制动转弯,直线制动特性进行了仿真计算。结果表明,高速工况下,发生折叠现象的前轮转向角比低速工况要小;当在牵引车后车轮加制动力时,半挂汽车列车简易出现折叠现象。     

半挂汽车列车制动性能的研究

通过建立半挂汽车列国制动时的力学模型，讨论了半挂汽车列车制动过程各轴载荷的变化规律，得了了半挂汽车列车较理想的制动劝分型配曲线的参数方程，在此基础上，分析了具有固定分配比值的半挂汽车列车制动时的利用附着系数以及怎样利用各轴的利用附着系数来优化选择半挂汽车列车制动器制动力的分配系数。     

强侧风作用下带制动风翼板高速列车周围流场结构分析

基于三维定常不可压的黏性流场N-S及k-ε双方程模型,采用计算流体动力学方法对不同风向角强侧风作用下带制动风翼板高速列车及风翼板表面时均压力分布规律、周围时均流动结构及瞬态流动结构等气动效应进行了数值模拟.初步研究结果表明：强侧风影响下,列车外围流场结构复杂多变,随着风向角在0°～180°内逐渐增大,头车首排制动风翼板前后形成的高压区和低压区、头车司机室上方形成的低压区、尾车司机室与车身连接处形成的低压区及车顶形成的低压区影响范围呈先扩大后逐渐缩小的变化趋势;同时随着风向角的逐渐增大,列车头车和尾车鼻尖处形成的高压区域影响范围逐渐变小、减弱.     

电磁旋转涡流制动器制动力矩控制

研究了电磁旋转涡流制动器制动力矩控制方法。利用磁路分析法得到了制动力矩的计算公式,以及制动力矩与励磁电流及列车速度的数学关系,从而确定制动力矩控制系统的总体方案,阐述系统工作原理,说明系统各主要组成模块,建立其仿真模型,并根据系统总体方案完成模块集成。介绍了PID(比例-积分-微分)控制、模糊控制、模糊自适应PI控制3种制动力矩控制算法,说明控制器设计步骤。完成仿真计算,并对结果进行对比分析。结果表明,相对于开环控制,3种控制算法都能有效地控制制动力矩。此外,无论是系统瞬态性能指标,还是稳态性能指标,都是模糊自适应PI控制表现最佳,模糊控制次之,PID控制相对最差。     

以地球自转为成因的涡流的特征数量级

以大型人造水体中的涡流为对象，以涡动力学理论为根据，在分析试验资料的基础上，给出了大型人造水体中不同尺度涡流的特征数量级的估算值，并分析了它们的变化趋势。     

基于黏着力观测器的列车空气制动防滑控制

针对列车制动过程中因黏着条件恶化导致滑行的问题,提出基于黏着力观测器的新型防滑控制方法。采用观测器对制动过程中的利用黏着力进行实时观测,并基于轮对滑移率和车辆减速度设计防滑控制器进行防滑控制。采用Polach模型模拟轮轨间黏着力对控制器进行了仿真验证,结果表明新型防滑控制方法在持续低黏着和黏着条件2次突变的这2种不利工况下都能准确观测得到利用黏着力,使轮对的滑行程度得到有效控制,并能充分利用轮轨黏着。同时,本控制器通过在防滑过程中不断修正目标制动力,实现制动缸压力的平滑调节,避免了压缩空气的频繁反复充排。     

铁路桥梁列车制动力荷载研究

通过对我国重载编组列车紧急制动条件下的仿真计算,提出了与桥梁长度相关的制动力率曲线,为我国铁路桥梁制动力荷载的规定提供了理论依据.在此基础上,根据日前所作的铁路简支梁桥制动力有效系数的研究,进一步得出了建议我国采用的铁路简支梁桥的有效制动力率曲线.     

半挂汽车列车制动性能的研究

通过建立半挂汽车列车制动时的力学模型，讨论了半挂汽车列车制动过程各轴载荷的变化规律，得出了半挂汽车列车较理想的制动器制动力分配曲线的参数方程．在此基础上，分析了具有固定分配比值的半挂汽车列车制动时的利用附着系数以及怎样利用各轴的利用附着系数来优化选择半挂汽车列车制动器制动力的分配系数．     

高速列车受电弓气动噪声特性分析

以某高速列车受电弓为研究对象,探讨其在350km/h速度下的气动噪声特性。采用延迟脱体涡模拟(DDES)和声学有限元(FEM)相结合的方法,分析带导流罩受电弓在升起和下降状态下,近场和远场气动噪声空间分布规律和频谱特性,研究流场计算时不同建模方式对诱发噪声幅值和指向性的影响以及壁板的反射和散射作用对噪声频谱特性的影响。结果表明:1)在本文选取的受电弓外形和开口方向下,降弓和导流罩诱发噪声略大于升弓和导流罩诱发噪声;2)导流罩在低于300Hz的低频区诱发噪声比例较大,而受电弓在300Hz后诱发噪声影响较大;导流罩诱发噪声在升弓情形时所占比例相对较大;3)在指向性上,导流罩诱发噪声在受电弓前部贡献较大,受电弓诱发噪声在后部区域贡献较大;在列车正上方区域,弓体诱发噪声大于导流罩诱发噪声,是主要的气动噪声源。     

列车空气紧急制动限速求解方法研究

空气制动是普通列车主要的制动方式,紧急制动限速是保障列车安全运行的关键。在采用不定积分求出列车在制动条件下制动距离与速度的函数关系后,结合紧急制动距离和不定积分的定解条件,得到求解空气紧急制动限速实际上是求以紧急制动限速为变量的一元超越方程的根。采用牛顿迭代法,对方程进行求解。该方法同时解决传统求解紧急制动限速过程中有效制动距离分段累加和速度试凑法效率低的两个问题。最后通过仿真计算证明方法具有较好的可靠性和实用性。     

新型方向性自差分涡流传感器的仿真设计与研究

传统涡流检测技术采用一个圆柱形的激励线圈来产生激励磁场,通过用检测线圈来收集扰动磁场,然而由于激励线圈引起的磁场要比缺陷引起的扰动磁场强很多,这种结构的传感器对缺陷的检测灵敏度低,需采用差分的方法来获取缺陷信息。提出了一种新型涡流传感器,其通过采用矩形激励线圈来改变激励磁场的空间分布,使得无需采用差分方法就可以获得缺陷信息。在对新型传感器进行原理分析的基础上,仿真分析了其与传统传感器探头缺陷检测灵敏度之间的差异。并对传感器尺寸和激励频率进行了优化设计,最后验证了该新型传感器对缺陷长度的定量检测能力。仿真结果表明,该新型传感器具有较高的检测灵敏度和缺陷定量精度,为以后单激励多检测阵列涡流传感器的研究奠定了基础。     

磁流变制动器的制动时间数学建模及实验验证

为研究磁流变制动器的制动时间与工作间隙的关系,基于Bingham理论模型并结合ANSYS磁场仿真推导出磁流变制动器制动时间的计算公式,基于此公式计算出不同工作间隙下不同转动角速度对应的制动时间.利用间隙可调式磁流变制动器进行不同工作间隙下制动时间与转动角速度的测量实验;对比理论值与实验值,验证了理论计算公式的准确性,并从理论与实际上证明了制动时间与工作间隙呈线性增长关系.不同励磁电流下制动时间的测量实验证明了同一工作间隙下制动时间与电流为非线性关系.