研究了抗蛇行减振器等效刚度和卸荷特性对某型动车组车辆运行临界速度的影响规律,提出了该型动车组车辆抗蛇行减振器的参数方案,以提升车辆在全运行周期(不同车辆磨耗状态)的运行稳定性。研究结果表明,所选取的抗蛇行减振器参数可使不同踏面锥度下车辆的运行临界速度得到有效提升,特别地,当踏面锥度为0.5时,车辆运行临界速度较原参数工况提升96%,具有充足的稳定性裕量。

为研究动车组客室座椅模态特性,对某型动车组客室座椅进行了模态仿真计算和台架试验研究。对比发现,座椅的仿真计算和试验的数值差别较大;空载试验座椅垂向和横向振型的模态频率较高,纵向振型的模态频率较低。通过分析座椅结构发现,引起模态偏差原因为座椅的装配间隙,间隙的存在导致连接刚度不足,降低了模态频率。为改善模态特性,提出了优化建议,并通过试验测试对其进行了验证。

在保持当前动车组辅助变流器电力一次架构不变的前提下,优化动车组辅助变流器硬件拓扑及数据拓扑,使其数据系统可以支持运行超限学习机及多列神经网络的智能化控制程序,实现该新型拓扑对双机联合驱动及多机联合驱动的拓扑扩增过程。在仿真环境下,使用新拓扑并运行对应人工智能程序,在相同运行图的情况下,瞬时最大电流下降7.8%,工作电流标准差缩小69.2%,车辆平均驱动功率下降5.6%。优化后动车组辅助的硬件拓扑及数据拓扑有明显优势。

以动车组牵引电机为研究对象,基于计算流体动力学理论,对牵引电机内部流场进行数值模拟分析,分析了各部分流场对电机内部温度场的影响,研究了空气流量、电机损耗、定转子通风孔流量配比等因素对温度场的影响。根据计算结果进行结构优化,降低电机的工作温度。最后引用熵产分析理论计算不同风量和结构下的熵产值,通过运用熵产理论验证各方案的散热性能,并与仿真计算结果对比,进一步验证仿真计算的可行性。计算结果表明随流量增加,电机降温显著,同时温度降低的幅度越来越小;优化方案二的各部件温度最低,降温效果最显著,熵产值最小。

为研究川藏铁路线路坡度对长大隧道内运行动车组气动性能的影响,采用一维可压缩非定常不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法,对列车通过不同坡度的长大隧道气动性能进行数值计算,分析了线路坡度对列车通过隧道时气动阻力及压力波的影响。研究结果表明上坡通过隧道的列车头尾车车外压力随坡度增大呈减小趋势;下坡通过隧道的列车头尾车车外压力随坡度增大呈增大趋势;列车上坡通过隧道时平均阻力明显大于相同坡度下坡时的平均阻力;上坡通过隧道时气动阻力最小值出现在列车车头驶入隧道时刻,气动阻力最大值出现在车尾驶入隧道诱发的膨胀波传至车头时刻;平直坡道通过隧道的列车气动阻力在一定时间段维持恒定,而上下坡通过隧道的列车气动阻力达到最大值后一直呈减小趋势。

为验证兰新高铁大风环境下列车运行安全性,采用积分的方法,测试实车试验列车的横向力、升力和倾覆力矩,研究环境风速、车速、车辆编组位置、挡风墙类型及运行线别和方向对列车气动载荷变化规律的影响。结果表明列车气动载荷与环境风速的1.2~1.6次方成正比,且随着车速的提高,气动载荷与环境风速拟合的幂次减小;列车气动载荷与车速的0.46~0.60次方成正比,环境风速越大,列车气动载荷受车速的影响越小;相同环境风速和车速条件下,头车的气动载荷大于尾车;最大正倾覆力矩出现次数由多到少依次为过渡段、路堑和板式挡风墙,最大负倾覆力矩出现次数最多的为板式挡风墙,其次为路堑;在环境风方向偏离线路垂直方向一定偏角的情况下,列车逆风方向运行时的气动载荷大于顺风方向。实车试验测得的气动载荷数据为大风环境下列车安全评估提供了依据...

针对某动车组牵引变流器离心风机在使用过程中出现的叶片断裂问题,首先利用Star CCM+软件生成网格,再采用标准k-ε模型和移动参考坐标系对离心风机进行稳态流场仿真,得到离心风机叶片的压力分布、流线分布和气动力,然后利用有限元软件分析不平衡配重、冲击和振动等因素对叶片受力的影响以及模态振型,并提出优化改进方案。研究结果表明,叶片所受的离心力远大于气动力和冲击振动力,原有叶片强度不足,应力集中,交变的离心力会导致叶片的疲劳破坏,是叶片断裂的根本原因;增加叶片厚度和应力槽的结构改进方案可以显著降低应力水平,而且第1阶固有频率高于离心风机的旋转频率,不会引起共振,可以满足现场的应用条件。叶片的受力仿真分析可为离心风机的可靠应用提供指导。

为减小动车组车载设备的气动阻力,针对受电弓检测装置左右设备分别建立单体和3节车编组的数值计算模型。基于空气动力学的数值计算方法,将列车明线运行工况归结为定常不可压缩黏性流体流动问题。利用结构化网格划分软件对计算区域进行离散化并验证网格无关性,再采用标准k-ε湍流模型预测受电弓检测装置周围流场,对比分析不同列车速度、运行方向和安装位置等条件下的气动力特性。提出受电弓检测装置的外形优化方案。研究结果表明受电弓检测装置单体的迎风面为正压,边线及背风面为负压,增大边线的倒圆角半径和调整平切面是优化左右设备外形流线型的途径;3节车编组的车顶设备之间流场存在相互影响,与单体模型的仿真结果相比,压力值有4%左右的差别;列车速度350 km/h时受电弓检测装置左右设备的阻力之和为600~700 N,阻力系数范围为0.45~0.6...

为研究桥上动车组穿越复杂峡谷地形时的横风气动特性,本文以CRH6型动车组为研究对象,基于三维、粘性、不可压缩的N-S方程和κ-ε湍流模型,采用滑移网格技术,耦合高架桥、横风和车速,计算复杂三维峡谷地形下动车组的气动载荷.研究结果表明列车表面压力在流线型头部有显著变化,压力最大值出现在列车头部鼻端点区域;随着车速和横风风速的增加,压力最大值、整车侧向力、升力和倾覆力矩均呈现增大的趋势;对比分析发现,列车穿越峡谷中时,整车侧向力、升力和倾覆力矩都达到最值,且横风风速增大对列车气动力特性的影响远远大于车速增大对列车气动力特性的影响.本文研究结果可为复杂峡谷地形条件下的桥上动车组安全平稳运行提供理论依据.

为了研究CRH5动车组车轮在低温环境下的概率疲劳寿命,对比AASHO、ECCS以及CPM三种外推方法,并使用CPM方法获得了ER8钢材在-40℃低温环境下的概率疲劳寿命曲线,同时结合车辆系统动力学仿真及车轮有限元分析,获得了车轮在该温度下运行的概率疲劳寿命。结果表明：车轮踏面下2 mm的轮辋部位是车轮的危险部位,易萌生疲劳裂纹,且低温下车轮的疲劳寿命水平较低,在p、c皆为50%水平下,车轮在-40℃时的寿命为1 740 km,相比常温下降约23%,可见低温环境对车轮疲劳寿命存在严重的影响。