基于纵向动力学的列车能量及能耗分析
列车空气动力学
1、空气动力学中所研究的运动流体范围用马赫数表示，一般分为5个区段：1）低速流Ma<0.3（V=102m/s—367km/h）2）亚音速流0.3<=Ma<0.8（V=272m/s—979km/h）3）跨音速流0.8<=Ma<1.4(V=476m/s—1714km/h) 4)超音速流1.4<=Ma<5(V=1700m/s—6120km/h) 5)高超音速流Ma>=5 2、主要研究内容：1）不同运行环境下高速绕过列车流动的空气作用于列车上的空气动力、力矩及其产生的机理；2）不同运行环境下高速列车引发的空气动力问题对周围环境影响的规律；3）降低列车空气动力效应的措施。 3、研究方法：理论分析、流场数值模拟计算和列车空气动力学试验 4、试验方法：实车试验、模拟试验（风洞试验、动模型模拟试验） 5、壁面湍流模型：对于有固体壁面的充分发展的湍流流动，沿壁面法线的不同距离上，可将流动划分为壁面区和核心区（完全湍流区）。对壁面区可分为3个子层：粘性底层、过渡层、对数律层。 粘性底层：紧贴固体壁面的极层，层流流动，粘性力起主要作用，湍流切应力可以忽略，平行于壁面的速度分量沿壁面法线方向线性分布。 过渡层：粘性力与湍流切应力的作用相当，流动状态比较复杂，很难用公式来描述。其厚度极小，工程计算中通常归入对数律层。 对数律层：粘性力的影响不明显，湍流切应力占主要地位，流动处于充分发展的湍流状态，流速分布接近对数律。 6、网格分类：结构网格、非结构网格、混合网格 7、车辆风洞试验分为测力试验和测压试验。 测力试验内容：测力试验主要有变风速试验和变侧滑角试验两大类，变风速试验是在模型侧滑角不变的情况下，在不同风速下分别测定各节车的气动力。变侧滑角试验是在风速一定的情况下，通过转盘旋转改变多年联挂列车模型的侧滑力，在不同的侧滑角下分别测定各节车气动力，主要用于研究横风对列车气动性能的影响。通常列车模型由三节或三节以上的车辆编成，采用多天平侧力，即每节车通过一内置式应变天平和支杆固定在试验地板上，天平感受到的气动力信号经通放器放大和A/D转换，由计算机数据采集处理系统适时显示和分析。测压试验内容：模型压力分布测量通常又叫侧压实验，其目的是测量车辆模型及部件等表面的压力分布，为车辆及其部件结构强度计算提供压力载荷；为研究车辆流动性能提供数据，是验证数值计算方法是否准确的一个重要手段。 8、动模型试验装置分类：浅水槽模型试验装置、沿钢丝滑行动模型试验装置、大型动模型试验装置 9、压力传感器有差压和绝压两种。低压室压力是大气压或真空。采用恒温密封瓶法。 10、列车表面空气压强垂直于列车表面，并以指向作用面方向为其正向。 11、列车空气阻力主要由三部分组成：一是头部及尾部压力差所引起的阻力，成为“压差阻力”；二是由于空气粘性而引起的作用于车体表面的剪切应力所造成的阻力，成为“摩擦阻力”；三是干扰车辆光滑表面的突出物所引起的阻力，成为“干扰阻力”。 系数分类：无因次空气阻力系数、无因次压差阻力系数、无因次表面摩擦阻力系数 12、会车压力波幅值的影响因素： 1）随着会车列车速度的大幅度提高，会车引起的压力波的强度将急剧增大。 2）会车压力波幅值随着头部长细比的增大而近似线性地显著减小。 3）会车压力波幅值随会车列车内侧墙间距增大而显著减小，但减小的幅度随会车内侧距离增大而逐渐减小 4）会车压力幅值随会车长度增大而近似呈线性地明显增大 5）经验计算公式表明，会车压力波近似地与（u1+u2/8）^2（u1为通过车速度，u2为观测
磁悬浮列车发展史
磁悬浮列车发展史 磁悬浮列车 2003-12-31 磁悬浮列车是自大约200年前斯蒂芬森的“火箭”号蒸气机车问世以来铁路技术最根本的突破。磁悬浮列车在今天看似乎还是一个新鲜事物，其实它的理论准备已有很长的历史。磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。进入70年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。而美国和前苏联则分别在七八十年代放弃了这项研究计划，目前只有德国和日本仍在继续进行磁悬浮系统的研究，并均取得了令世人瞩目的进展。下面把各主要国家对磁浮铁路的研究情况作一简要介绍。 日本于1962年开始研究常导磁浮铁路。此后由于超导技术的迅速发展，从70年代初开始转而研究超导磁浮铁路。1972年首次成功地进行了2.2吨重的超导磁浮列车实验，其速度达到每小时50公里。1977年12月在宫崎磁浮铁路试验线上，最高速度达到了每小时204公里，到1979年12月又进一步提高到517公里。1982年11月，磁浮列车的载人试验获得成功。1995年，载人磁浮列车试验时的最高时速达到411公里。为了进行东京至大阪间修建磁浮铁路的可行性研究，于1990年又着手建设山梨磁悬浮铁路试验线，首期18.4公里长的试验线已于1996年全部建设完成。 德国对磁浮铁路的研究始于1968年（当时的联邦德国）。研究初期，常导和超导并重，到1977年，先后分别研制出常导电磁铁吸引式和超导电磁铁相斥式试验车辆，试验时的最高时速达到400公里。后来经过分析比较认为，超导磁浮铁路所需的技术水平太高，短期内难以取得较大进展，遂决定以后只集中力量发展常导磁浮铁路。1978年，决定在埃姆斯兰德修建全长31.5公里的试验线，并于1980年开工兴建，1982年开始进行不载人试验。列车的最高试验速度在1983年底达到每小时300公里，1984年又进一步增至400公里。目前，德国在常导磁浮铁路研究方面的技术已趋成熟。 与日本和德国相比，英国对磁浮铁路的研究起步较晚，从1973年才开始。但是，英国则是最早将磁浮铁路投入商业运营的国家之一。1984年4月，伯明翰机场至英特纳雄纳尔车站之间一条600米长的磁浮铁路正式通车营业。旅客乘坐磁浮列车从伯明翰机场到英特纳雄纳尔火车站仅需90秒钟。令人遗憾的是，在1995年，这趟一度是世界上唯一从事商业运营的磁浮列车在运行了
列车纵向动力学分析
第一部分 开行重载列车，就机车车辆本身来讲，重载列车技术涵盖牵引性能、制动系统性 能、列车纵向动力学性能、机车车辆动力学性能、机车车辆及其零部件强度以及合理操纵方法等众多方面。而重载列车的通信、纵向冲击力和长大下坡道的循环制动问题是开行重载列车的三大关键技术。而这三大技术其实就是制动系统的三大难题。下面就以制动系统来分析。 1.重载列车制动系统的关键技术 制动系统对列车运行安全具有举足轻重的重要作用，随着铁道技术的不断进步，已出现了多种制动方式，但对货物列车而言，空气制动仍是最基本的制动作用方式。众所周知，货物列车空气制动作用的制约因素甚多，列车长度就是主要影响因素之一。我国重载列车的发展始于20世纪80年代，至今列车编组重量已由5 000t级提高到2万t以上，编组辆数从62辆增加到210辆之多，列车最大长度已达2·6 km以上，导致空气制动作用条件严重恶化。 1.1制动空走时间和制动距离 影响货物列车紧急制动距离的主要因素除制动初速、线路条件(坡道)、列车制动率(每百吨重量换算闸压瓦力)和闸瓦性能以外，还有影响空走距离的空走时间，后者主要与列车长度或编组辆数有关。笔者在根据上述因素编制我国《铁路技术管理规程》中的制动限速表时，对货物列车考虑的列车编组条件为5000t级以下，由于重载列车编组辆数的增加，必然导致制动空走时间和距离相应增加,加上长大列车压力梯度对后部车辆制动力的影响，因此该限速表不适用于重载列车。对 于重载列车，其制动力应比普通列车高，以保持和普通列车同等的制动距离。1.2充气作用和长大下坡道的运行安全 列车空气制动后的再充气时间随编组辆数的增加而呈非线性的增加。重载列车需要有比普通列车长得多的再充气时间，因此，在长大下坡道多次循环制动作用时对司机操纵方法特别是再充气时间的要求更高。 1.3减轻列车纵向动力作用 货物列车在纵向非稳态运动过程中产生的纵向动力作用不仅是导致断钩、脱轨等重大事故的主要原因，也是破坏货物完整性和加速机车车辆装置疲劳破坏的重要因素。该纵向动力作用以空气制动时为甚，并基本上与列车的总制动力或辆数成正比。在同样装置、线路和操纵工况等作用条件下，重载列车的纵向力通常比普通列车成倍增加，因此，如何减轻重载列车的纵向动力作用是需要研究的重要课
列车动力学复习资料
1. 列车振动的六个自由度指哪六个振动？其中哪些振动属于纵向振动？哪些 属于横向振动？哪些属于垂向振动？ 2. 铁道车辆动力学性能包括哪三个方面？ 3. 车辆车辆安全性主要涉及到哪两个方面？ 4. 评价车辆安全性的主要指标有哪三个？ 5. 脱轨的方式有哪些？ 6. 脱轨系数的定义与推导。脱轨系数的高低对安全性的影响？ 7. 评价车辆的平稳性指标主要有哪些？ 8. sperling 指标考虑了哪些因素对舒适度的影响。 9. 依据下图分析人体垂向、水平方向的敏感频率范围。 -2 垂直方向均方根加速度/m .s 8.06.35.04.0 2.0 1.0 频率/Hz -2 水平方向均方根加速度/m .s 8.06.35.04.02.0 1.0频率/Hz
10.依据上图分析超高的设置？什么是欠超高？什么是平衡速度？什么是过超 高？ 11.什么是滚动圆直径？ 12.国内轮缘间隙的计算？ 13.在运营中使用的车轮踏面类型有哪两类？ 14.等效锥度的推导？ 15.轮对重力刚度是定义在哪个运动前提下的？对轮对这种运动的影响如何？ 是正刚度还是负刚度？ 16.轮对重力角刚度是定义在哪个运动前提下的？对轮对这种运动的影响如 何？是正刚度还是负刚度？ 17.轮对质量对轮轨动力间的影响是有利的还是不利的？ 18.轮对低动力设计方法包括哪几个方面？ 19.轮轨接触状态通常有哪两种形式？ 20.对车辆动力学影响较大的轮轨接触几何参数有哪些？ 21.通过下图，分析锥形踏面和磨耗型踏面对蛇形运动和曲线通过能力的影响。
22.轨道的三大薄弱环节是社么？ 23.赫兹接触理论把接触的两个物体视为弹性体，其接触斑形状假定为什么？影 响接触斑大小的因素有哪些？ 24.理解轮轨蠕滑现象。 25.轮轨滑动包括刚性滑动和弹性滑动。 26.蠕滑的大小用什么表示？ 27.蠕滑理论主要解决哪三者间的关系？ 28.carter理论是两维滚动接触理论，给出了纵向蠕滑系数。 29.J-V理论是三维滚动接触理论，给出纵向和横向蠕滑系数。 30.kalker理论给出了蠕滑力和蠕滑率间的系数，包括纵向、横向和自旋。 31.车辆的悬挂装置包括哪两系？二者之间是并联还是串联？车辆弹簧悬挂的 主要静挠度集中在哪一些？ 32.轴箱悬挂主要由哪三部分组成？ 33.轴箱悬挂中弹簧通常采用钢弹簧，通常由内外圈组成，这主要是考虑了什么 因素？ 34.了解轴箱定位的主要形式及性能。 35.CRH1、2采用哪种定位方式？CRH5采用哪种定位方式？ 36.轴箱定位刚度的基本设计原则是什么？ 37.衡量曲线通过能力的指标由哪些？良好的曲线通过能力表现是什么？
新型高速列车隧道空气动力学模型实验系统
文章编号:100021506(2003)0420006205 新型高速列车隧道空气动力学模型实验系统 毛 军,薛 琳,谭忠盛 (北方交通大学土木建筑工程学院,北京100044) 摘 要:目前高速列车隧道空气动力学模型实验系统主要用于分析隧道内压力波的变化规律, 难以对空气动力学效应进行完整的分析.针对这一局限性,从科特流(Couette )理论出发,提出 了一种新型实验系统即旋转式高速列车—隧道模型实验系统,介绍了该系统的可行性、结构、 实验原理及其特点.分析表明:该新型实验系统结构简单、功能完善、成本低、实验重复性好,适 用于进行高速列车通过隧道时产生压力瞬变、微气压波、列车活塞风、行车阻力和气动噪声等 一系列空气动力学实验,并能测量隧道内和列车隧道环形空间的气流速度场,对研究高速列车 隧道空气动力学问题有重要意义. 关键词:高速列车;压力波;空气阻力;模型实验;科特流 中图分类号:U238;O357.1 文献标识码:A A N ew Type of Model Experimental System of Aerodynamics E ffects C aused by High 2Speed T rains Passing Through Tunnel M A O J un ,X U E L i n ,TA N Zhong 2sheng (School of Civil Engineering and Architecture ,Northern Jiaotong University ,Beijing 100044,China ) Abstract :The applied model experimental system is mainly used to analyze the changing rule of the pressure wave in tunnel ,which is one of the aerodynamics effects when high-speed trains passing through the tunnel.It is difficult for the system to analyze the other aerodynamics ef 2 fect s.For this reason ,the paper bases on the Couette flow theory to develop a new type of experi 2 mental system ,Which is named the circular model experimental system of aerodynamics effects caused by high-speed trains passing through tunnel ,and introduces its feasibilities ,structure ,ex 2 periment principle and specially characters.It is found that the new circular experimental system has a simple structure ,powerful functions ,lower cost and good repetitive performance ,and can be used for a series of aerodynamics experiments on such as the changing rule of the pressure wave in tunnel ,micro-pressure wave ,piston wind of trains ,resistance on trains and air noise.It can also measure the airflow velocity field in cylinder tunnel formed by the trains and tunnel.So ,it will be of great value to the researches of the aerodynamics problems caused by high-speed trains passing through tunnel. K ey w ords :high-speed train ;pressure wave ;air resistance ;model experiment ;Couette flow 1 问题的提出 高速列车在通过隧道时将产生压力瞬变、微气压波、列车活塞风、行车阻力和气动噪声等一系列明显收稿日期:2003206217作者简介:毛军(1966— ),男,湖北公安人,助理研究员,硕士.em ail :junmao @https://www.360docs.net/doc/886913702.html, 第27卷第4期2003年8月 北 方 交 通 大 学 学 报JOURNAL OF NORTHERN J IAO TON G UN IV ERSIT Y Vol.27No.4Aug.2003
磁悬浮技术原理
磁悬浮技术原理 磁悬浮技术原理 空间电磁悬浮技术简介随着航天事业的发展，模拟微重力环境下的空间悬浮技术已成为进行相关高科技研究的重要手段。目前的悬浮技术主要包括电磁悬浮、光悬浮、声悬浮、气流悬浮、静电悬浮、粒子束悬浮等，其中电磁悬浮技术比较成熟。电磁悬浮技术（electromagnetic levitation )简称EML技术。它的主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属球的悬浮。 目录 起源 概述 空间电磁悬浮技术 发展历史 国际 中国 中国磁悬浮技术 原理 应用 前景 磁悬浮列车 磁悬浮列车的优点 磁悬浮列车的缺点 起源 概述 空间电磁悬浮技术 发展历史 国际 中国 中国磁悬浮技术 原理 应用 前景 磁悬浮列车 磁悬浮列车的优点 磁悬浮列车的缺点
展开 编辑本段起源 磁悬浮技术的研究源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车的专利。1970年代以后，随着世界工业化国家经济实力的不断加强，为提高交通运输能力以适应其经济发展的需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始筹划进行磁悬浮运输系统的开发。 编辑本段概述 利用磁力使物体处于无接触悬浮状态的设想是人类一个古老的梦。但实现起来并不容易。因为磁悬浮技术是集电磁学、电子技术、控制工程、信号处理、机械学、动力学为一体的典型的机电一体化技术(高新技术)。随着电子技术、控制工程、信号处理元器件、电磁理论及新型电磁材料的发展和转子动力学的进展，磁悬浮技术得到了长足的发展。 磁悬浮列车原理示意图 . 目前（2009年）国内外研究的热点是磁悬浮轴承和磁悬浮列车，而应用最广泛的是磁悬浮轴承。它的无接触、无摩擦、使用寿命长、不用润滑以及高精度等特殊的优点引起世界各国科学界的特别关注，国内外学者和企业界人士都对其倾注了极大的兴趣和研究热情。编辑本段空间电磁悬浮技术 随着航天事业的发展，模拟微重力环境下的空间悬浮技术已成为进行相关高科技研究的重要手段。目前的悬浮技术主要包括电磁悬浮、光悬浮、声悬浮、气流悬浮、静电悬浮、粒子束悬浮等，其中电磁悬浮技术比较成熟。 电磁悬浮技术（electromagnetic levitation )简称EML技术。它的主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属球的悬浮。 磁悬浮列车工作示意图 将一个金属样品放置在通有高频电流的线圈上时，高频电磁场会在金属材料表面产生一高频涡流，这一高频涡流与外磁场相互作用，使金属样品受到一个洛沦兹力的作用。在合适的空间配制下，可使洛沦兹力的方向与重力方向相反，通过改变高频源的功率使电磁力与重力相
HyperMesh软件在列车空气动力学仿真中的应用
HyperMesh软件在列车空气动力学仿真中的应用Application in Aerodynamics of Train of HyperMesh 摘要: 本文结合HyperMesh软件和Fluent仿真工具，探讨一种快速空气动力学仿真建模和仿真方法。以某高速车为例，建立列车的三维空气动力学计算模型，获得列车周围流场分布和表面压力分布特性，为车辆设计的改进提供参考。 关键词:流场 空气动力 HyperMesh Abstract Combining with the software of HyperMesh and Fluent, the paper discussed a quick simulation method of aerodynamics. Take some high-speed EMU for example, the 3D model of train is built, the flow field and the pressure around train is acquired. The conclusion offered reference for design. Key words:flow field, aerodynamics, HyperMesh 1概述 随着我国铁道车辆和线路装备水平的发展，列车的运营速度越来越高。200公里动车组和300公里动车组相继开通运营，高速动车组给交通运输带来了巨大的便利的同时，也给车辆设计带来很大的挑战。其中，高速运行时的空气动力学特性就是高速车需要克服的难点之一，它直接关系到列车的运行安全性和舒适性，同时对于减少空气阻力和节能有很大的贡献。 空气动力学的研究通常通过试验的方法获得各种数据，比如比例模型的风洞试验或整车的线路试验。但比例模型的风洞试验成本比较高，有时为了获得最优的方案需要做很多试验模型，更增加了设计成本的支出。整车的线路试验是在车辆设计完成之后进行的工作，一般带有一种验证性的成分。因此，基于有限元的虚拟仿真空气动力学试验在车辆的实际前期发挥了很大的作用。本文结合多种仿真工具，探讨一种快速空气动力学仿真建模的方法。以某高速车为例，建立列车的三维空气动力学模型，获得列车速度对流场分布和表面压力分布。
中国磁悬浮列车原理
磁悬浮列车 1.磁悬浮技术的原理 磁悬浮技术的系统，是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成，其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。假设在参考位置上，转子受到一个向下的扰动，就会偏离其参考位置，这时传感器检测出转子偏离参考点的位移，作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号，然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流，控制电流在执行磁铁中产生磁力，从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此，不论转子受到向下或向上的扰动，转子始终能处于稳定的平衡状态。 2.磁悬浮技术的应用 国际上对磁悬浮轴承的研究工作也非常活跃。1988年召开了第一届国际磁悬浮轴承会议，此后每两年召开一次。1991年，美国航空航天管理局还召开了第一次磁悬浮技术在航天中应用的讨论会。现在，美国、法国、瑞士、日本和中国都在大力支持开展磁悬浮轴承的研究工作。国际上的这些努力，推动了磁悬浮轴承在工业上的广泛应用。 国内对磁悬浮轴承的研究工作起步较晚，尚处于实验室阶段，落后外国约20年。1986年，广州机床研究所与哈尔滨工业大学首先对“磁力轴承的开发及其在FMS中的应用”这一课题进行了研究。此后，清华大学、西安交通大学、天津大学、山东科技大学、南京航空航天大学等都在进行这方面的研究工作。 目前在工业上得到广泛应用的基本上都是传统的磁悬浮轴承(需要位置传感器的磁悬浮轴承)，这种轴承需要5个或10个非接触式位置传感器来检测转子的位移。由于传感器的存在，使磁悬浮轴承系统的轴向尺寸变大、系统的动态性能降低，而且成本高、可靠性低。此外，由于传感器的价格较高，从而导致磁悬浮轴承的售价很高，大大限制了它在工业上的推广应用。 2009年8月，参观者在北京看磁悬浮列车轨道，北京城建设计研究总院的总工杨秀仁透露，北京正在做一条磁悬浮线的长期规划———通往门头沟的S1轨道线路正在筹划，计划采用中国自主研发的磁悬浮技术。而由北京控股磁悬浮技术发展有限公司和国防科技大学合作的中低速磁浮列车，是中国唯一具有完全自主知识产权的磁悬浮列车。 3.磁悬浮技术的前景 随着电子元件的集成化以及控制理论和转子动力学的发展，经过多年的研究工作，国内外对该项技术的研究都取得了很大的进展。但是不论是在理论还是在产品化的过程中，该项技术都存在很多的难题，其中磁悬浮列车的技术难题是悬浮与推进以及一套复杂的控制系统，它的实现需要运用电子技术、电磁器件、直线电机、机械结构、计算机、材料以及系统分析等方面的高技术成果。需要攻关的是组成系统的技术和实现工程化。 磁悬浮轴承面向电力工程的应用也具有广阔的前景，根据磁悬浮轴承的原理，研制大功率的磁悬浮轴承和飞轮储能系统以减少调峰时机组启停次数；进行以磁悬浮轴
重载列车纵向动力学仿真研究
目录 第1章绪论 (1) 1.1选题背景及意义 (1) 1.2重载列车动力学研究现状 (1) 1.2.1 国外研究现状 (1) 1.2.2 国内研究现状 (3) 1.2.3 存在的问题 (4) 1.3本文研究的主要内容 (5) 第2章列车纵向动力学理论 (6) 2.1列车纵向动力学模型 (6) 2.2列车阻力计算模型 (7) 2.2.1 基本阻力 (7) 2.2.2 附加阻力 (8) 2.2.3 起动阻力 (9) 2.3机车牵引制动模型 (9) 2.3.1 牵引特性 (9) 2.3.2 制动特性 (10) 2.4货车制动模型 (11) 2.5车钩缓冲器模型 (13) 2.5.1 缓冲器模型 (13) 2.5.2 缓冲器参数及其处理方法 (14) 2.6列车纵向冲动 (16) 2.6.1 引起纵向冲动的原因 (16) 2.6.2 影响纵向冲动的关键因素 (16) 2.7本章小结 (19) 第3章基于Simpack的长大列车编组的纵向动力学仿真计算 (20) 3.1多体系统动力学软件的发展及应用 (20) 3.2轨道车辆的拓扑结构 (20) 3.3长大列车动力学建模 (21) 3.3.1 HXD1单车机车模型 (21) 3.3.2 2万吨列车模型 (22) 3.4铰接与力元的建模 (23)
3.4.1 创建制动力曲线 (23) 3.4.2 创建制动力时间激励 (24) 3.4.3 创建制动力力元 (25) 3.5动力学模型解算及结果分析 (25) 3.6本章小结 (26) 第4章长大列车纵向动力学实时性计算研究 (27) 4.1动力学解算方法 (27) 4.1.1 龙格库塔法 (27) 4.1.2 Newmark-β法 (31) 4.1.3 两种方法的优缺点及使用范围 (33) 4.2误差分析 (34) 4.2.1 龙格库塔法误差分析 (34) 4.2.2 Newmark-β法误差分析 (36) 4.3实时性仿真计算分析 (38) 4.4基于VC的纵向动力学软件开发 (39) 4.4.1 系统结构设计 (39) 4.4.2 界面设计 (40) 4.4.3 运行操作数据处理 (44) 4.5本章小结 (44) 第5章长大列车不同编组下的纵向动力学计算案例 (45) 5.1起动牵引工况 (45) 5.2紧急制动工况 (46) 5.2.1 1+2+1 编组 (47) 5.2.2 2+0+2 编组 (48) 5.2.3 1+1+1 编组 (49) 5.3三种编组条件下的车钩力对比 (51) 5.3.1 同步制动对比 (51) 5.3.2 滞后制动对比 (51) 5.4本章小结 (52) 总结与展望 (54) 总结 (54) 展望 (55) 参考文献 (56)
列车纵向动力学分析
第一部分开行重载列车，就机车车辆本身来讲，重载列车技术涵盖牵引性 能、制动系统性能、列车纵向动力学性能、机车车辆动力学性能、机车车辆及其零部件强度以及合理操纵方法等众多方面。而重载列车的通信、纵向冲击力和长大下坡道的循环制动问题是开行重载列车的三大关键技术。而这三大技术其实就是制动系统的三大难题。下面就以制动系统来分析。 1.重载列车制动系统的关键技术 制动系统对列车运行安全具有举足轻重的重要作用，随着铁道技术的不断进步，已出现了多种制动方式，但对货物列车而言，空气制动仍是最基本的制动作用方式。众所周知，货物列车空气制动作用的制约因素甚多，列车长度就是主要影响因素之一。我国重载列车的发展始于20世纪80年代，至今列车编组重量已由5 000t级提高到2万t以上，编组辆数从62辆增加到210辆之多，列车最大长度已达2·6 km以上，导致空气制动作用条件严重恶化。 1.1制动空走时间和制动距离影响货物列车紧急制动距离的主要因素除制动初速、线路条件(坡道)、列车制动率(每百吨重量换算闸压瓦力)和闸瓦性能以外，还有影响空走距离的空走时间，后者主要与列车长度或编组辆数有关。笔者在根据上述因素编制我国《铁路技术管理规程》中的制动限速表时，对货物列车考虑的列车编组条件为5000t级以下，由于重载列车编组辆数的增加，必然导致制动空走时间和距离相应增加,加上长大列车压力梯度对后部车辆制动力的影响，因此该限速表不适用于重载列车。对于重载列车，其制动力应比普通列车高，以保持和普通列车同等的制动距离。 1.2充气作用和长大下坡道的运行安全 列车空气制动后的再充气时间随编组辆数的增加而呈非线性的增加。重载列车需要有比普通列车长得多的再充气时间，因此，在长大下坡道多次循环制动作用时对司机操纵方法特别是再充气时间的要求更高。 1.3减轻列车纵向动力作用货物列车在纵向非稳态运动过程中产生的纵向动力 作用不仅是导致断钩、脱轨等重大事故的主要原因，也是破坏货物完整性和加速机车车辆装置疲劳破坏的重要因素。该纵向动力作用以空气制动时为甚，并基本上与列车的总制动力或辆数成重载列车的纵向力通常比普线路和操纵工况等作 用条件下，在同样装置、正比。． 通列车成倍增加，因此，如何减轻重载列车的纵向动力作用是需要研究的重要课题。 以上是提高列车重载的主要障碍。制动空走时间和制动距离、充气作用和长大下坡道的运行安全在制动系统方案的设计中详细分析解决。下面主要对减轻列车纵向动力作用单独做一详细介绍。 2.重载列车制动的纵向动力作用 纵向动力作用的产生2.1对于空气制动机，在施行制动或缓解时所产生的空气波(列车管减压波或增压波)有一个沿列车管由前向后扩散或传播的过程；列车越 长其前后部开始制动或缓 解的时间差就越大。这种“沿列车长度的制动或缓解作用的不同时性”是列车制
高速列车空气动力学动模型试验
高速列车空气动力学动模型试验 T约翰逊 摘要 AEA技术轨道动模型试验台是一个用来研究与评价高速列车在明线和隧道通过发射方式使列车模型沿150m长的测试轨道运行的装置，最高速度为305km/h。两平行轨道允许两列列车模型同时相向发射，以此来模拟列车交会效应。该装置适用于明线上的空气压力、隧道压力波，以及轨道间和平台上滑流空气速度的测量。 本文简要介绍了建造该试验台的原因，以及为了确保模型测试结果能够代表实车情况所需的技术要求，描述了该试验装置的工作原理，并且提供一些以前用该装置已经完成的研究案例插图。概述了该试验平台被引入研究铁路新的空气动力学要求的实用性。最后，介绍了该试验台未来在加快高速列车空气动力学领域发展的能力。 关键词：空气动力学，建模，测试，高速列车，压力，空气速度，隧道 引言 在20世纪80年代初，英国铁路研究组织认为需要一个移动的模型试验装置来研究铁路隧道空气动力学。原因是实车测试花费很大（现在依然是），需要复杂的规划，并且测试周期很长，属于劳动力密集型。此外，环境条件是不可控的，比如在恶劣的天气条件下，往往会使一天的测试失效，或者至少会对分析结果增加不确定性。最后，对于已经造好的列车和建好的基础设施的测试是有限的，限制了研究“可能性”设计潜力。尽管英国铁路组织在列车空气动力学方面所做的研究成果正在快速增加，但是完全排除实车测试的必要性只依靠理论研究和数值计算依然不能够充分研究空气动力学问题。 建立铁路空气动力学模型试验的技术要求：模型试验的雷诺数和马赫数必须足够的接近实车标准，以确保模型试验结果能代表实车情况。雷诺数确保了比例效应不重要，当列车进入隧道时，马赫数确保了压力波，表现在同一阶段作为其全尺寸当量。根据英国铁路研究人员丰富的风洞试验经验，众所周知，如果模型比例大于1/30时，雷诺数的影响将是很小的。列车马赫数，（即列车速度除以在空气中的声速），如果模型使用实车速度，那么其马赫数和实车也是相符合的（忽略外界对声速的影响）。最后，该试验装置列车模型比例为1/25（如果需要，可以更大），行驶速度为200km/h。最初的试验台是1988年建立的一个单一的发射轨道。 动模型（MMR）的发展始于1991年，最初欧洲和英国都是通过提高列车速度来推动其发展。MMR一个主要的扩展能力1992年完成的可以研究列车通过2个不同的分离轨道的二次发射轨道。达利和约翰逊在1999年对MMR未来的发展进行了详细的报道。
CIPS自控模式下接发列车作业第1部分：双线自动闭塞集中联锁
CIPS自控模式下接发列车作业第1部分：双线自动 闭塞集中联锁 1、范围 本部分规定了普速铁路双线自动闭塞集中联锁设备车站，在CIPS自控模式下接发列车作业程序、岗位作业技术要求。 本部分适用于普速铁路双线自动闭塞集中联锁设备，在CIPS自控模式下作业的车站。 2、规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 接发列车作业双线自动闭塞集中联锁（未设信号员） 3、术语和定义 3.1车站值班员（总） 接、发列车的总指挥，主要负责接收调度命令，并对调度所下达的阶段计划中列车接车场别进行调整，对旅客列车、专特运等重点列车、场间及跨场开行的列车进行卡控，与调度人员协调解决接发列车困难，组织施工、综合修、应急修等。
3.2车站值班员（场） 在车站值班员（总）统一指挥下负责本场接发列车，调车作业组织，负责本场点外修审核和登销记。 3.3CIPS自控模式 由CIPS系统自动排列符合自控条件的列车、调车进路。集中控制是CIPS自控的必要条件。 3.4指令集 显示自控指令信息，包括列车指令、调车指令，实时展现指令执行状态，并根据人工干预指令功能的综合界面。 3.5行车平台 显示接发列车计划与实际信息，包括列车基本信息，列车技术作业状态，技术作业通知等，并提供各项列车相关操作的人机综合界面。 4、接发列车作业程序图 4.1接车（通过）作业程序图（见图1）
图1 4.2发车作业程序图（见图2）
图2 5、接发列车作业程序及技术要求5.1接车（通过）作业（见表1） 表1
高速磁悬浮列车动力学研究
高速磁悬浮列车动力学研究 摘要：随着物流行业的崛起，同时面临交通发展的瓶颈。经济发展离不开交通基建与交通工具的进步，目前高铁建设的竞赛已经趋于稳定阶段，我国的高铁总里程数超过2.5万公里，现在世界各国竞相开展对磁悬浮列车的研究，准备下一场交通技术的迭代更新，因此对于磁悬浮列车的进行研究很有必要，其中磁悬列车动力学研究尤为关键，它对施工、运行的平稳性有密切关系，本文以我国某市磁悬浮列车为研究对象，通过建立列车动力学模型来研究磁悬浮列车运行稳定性的关键因素。 1.1磁悬浮列车技术发展现状 交通史的发展就是人类历史文明交流的急先锋，从丝绸之路兴起和大航海时代，从工业革命的蒸汽火车到飞机的发展，目前形成飞机、火车、轮船和汽车运输的三位一体的陆海空的运输行业，尤其是近些年高铁的发展，中国的高铁总里程数达到2.5万公里，居世界之首。但是轨道交通未来的发展趋势更趋向于超高速发展模式，即磁悬浮列车。从1970年起外国已经开始了对磁悬浮列车的研发试运行，并取得较好的成果。两千年后我国也开始研制自己的磁悬浮列车，并成功的投入实际运营中。目前世界上最快的磁悬浮列车是日本研制的它的时速超过580Km/h。 1.1.1国外现状 磁悬浮列车是在普通高速列车的基础上提出的新型轨道交通，对于磁悬浮列车最早提出是德国人赫尔曼肯佩尔，他认为磁悬浮的技术主要是两个动力系统，首先是让磁悬浮列车飘起来电磁力，另一个动力是牵引列车运行系统。 1.1.2国内现状 我国是从上世纪八十年代开始进行对磁悬浮列车进行研究的，九十年代初我国的一些科研单位和高校进行合作研究。之后磁悬浮列车技术被列入国家重要科研项目。到九五年是我国正真的突破磁悬浮列车的关键技术，掌握制造中低速列车的能力。 2.1磁悬浮列车的介绍 我国某市的高度磁悬浮列车全称三十公里，车辆的构成见下图2-1，本磁悬浮列车一部分技术是从德国引进，一部分是我国自行研发的。 2.1.1基本运行原理 列车的上浮系统是利用电励磁产生电磁场，电磁场利用和磁悬浮列车的轨道的磁铁之间的引力使得磁悬浮列车上浮一定的高度，这样一来列车就没有了与常规列车与轨道间的摩擦力，这是实现超高度的前提，另一方面是利用电磁场产生牵引力牵引磁悬浮列车前进，这是磁悬浮另一个重要动力系统，是实现磁悬浮列车高速行驶的主要动力。 2.1.2车辆系统 磁悬浮列车中最重要的组成部分就是车辆，是否能实现磁悬浮列车悬浮和高速行驶车辆是重中之重。本文研究的示范磁悬浮列车是参考德国的技术。磁悬浮列车的车厢是三段式组成，主要是由铝构成的，外形进行了风动实验后得到的最佳的空气动力学的外形，磁悬浮列车在行驶中最主要的阻力就是空气阻力，因此减小空气阻力是提升磁悬浮列车高速运行和保证列车安全运行的重要因素。 2.1.3路线系统 本文研究的研究的磁悬浮列车的轨道的曲线主要有六段，占总长的百分之六
高速列车底部结构的空气动力学模型研究
高速列车底部结构的空气动力学模型研究 邱英政 徐宇工 王艳丽 （北京交通大学机械与电子控制学院，北京，100044） 摘 要：本文提出了简化的高速列车底部结构模型，并利用国际上通用的流体力学计算软件FLUENT作为研究工具，对不同工况下的列车外部流场、列车所受气动力等进行了数值模拟计算分析，最后将计算结果与风洞实验结果及无底部结构空气动力学模型的数值模拟计算结果进行比较分析。结果证明，本文所提出模型不但可行，而且还具有简单、有效、适用范围广等优点。 关键词：高速列车空气动力学模型底部结构数值模拟计算 1．前言 随着高速铁路的出现，列车行驶速度的不断提高，列车的空气动力学问题也变得日益突出。空气动力学研究对于降低列车的气动阻力、提高它的气动性能、节省动力能源、降低运输成本都具有极其重要的作用[2]。随着计算机技术和计算方法的发展，数值模拟计算以试验研究所不具备的各种优势，逐渐得到了广泛地应用，数值模拟技术成为了现代工程学形成和发展的重要动力之一。目前，在国内外很多科研单位都已经开展了高速列车气动性能数值模拟研究，但在对列车底部复杂结构的简化处理过程中，目1前的做法基本上都是采取的直接去掉底部结构，降低列车底部缝隙高度来获得与实验研究所测等效阻力、升浮力的方法，这种方法在列车受到强侧风作用时，其升浮力的计算值与试验值差异很大[1]。因此有必要研究出一种更为有效的高速列车底部结构的空气动力学模型，以获得更准确的数值模拟计算结果。 2．高速列车模型选取及底部结构简化 2.1．模型的选取 本文采用中南大学设计的270km/h高速列车双拱流线型车体外形为计算对象，该车车头形状参见图1，车身断面参见图2所示，其外形设计满足《高速列车空气动力外形设计、计算及试验暂行技术条 件》[3]。 高速列车的外形复杂且长细比大，受计算机处理能力限制，对列车模型进行如下简化：列车长度缩短为两动一拖；去掉列车外部突出物；去掉底部结构，添加底部结构空气动力学模型。 作者简介：邱英政（1983-），男，湖南常德人，硕士生
接发列车作业标准(合订本)
接发列车作业标准 （合订本）
目录 ●《接发列车作业标准》编制说明 ●TB/T1500 双线自动闭塞集中联锁（设信号员）接发列车作业标准。 ●TB/T1501 双线自动闭塞集中联锁（未设信号员）接发列车作业标准。 ●TB/T1502 单双线半自动闭塞集中联锁（设信号员）接发列车作业标准。 ●TB/T1503 单双线半自动闭塞集中联锁（未设信号员）接发列车作业标准。 ●TB/T1504 单双线半自动闭塞色灯电锁器联锁接发列车作业标准 ●TB/T1506单双线电话闭塞无联锁接发列车作业标准。 《接发列车作业标准》编制说明 根据铁道部科教司1999年标准计划项目（99T41）安排，由铁道部标准计量研究的归口，铁道部运输局组织部分铁路局和标准所对《接发列车作业标准》进行了修订。为便于相关人员学习和掌握新标准内容，现将有关情况说明如下： 一、修订目的 原《接发列车作业标准》（TB/T1500~1506—1992）是1992年发布实施的。近年来，铁路行业的行车设备、行车组织发生了很大变化，新《技规》实行后，对接发列车工作提出了更高的要求；同时各铁路局在执行该标准的过程中积累了大量的经验，为更好地适应现场实际情况，进一步提高接发列车作业标准的水平，特对原标准进行修改和完善。 二、修订原则 原《接发列车作业标准》对全路接发列车作业的规范化、标准化和确保接发列车作业的安全起到了重要作用，实践证明，该标准的总体结构、作业程序符合现场实际，因此，此次修订遵循了下列原则： ⒈考虑标准的延续性和方便现场职工的学习使用，保留原标准的编号。 ⒉总体结构、程序项目不做大的变动。 ⒊根据新设备、新技术的采用和运输组织的变化及新《技规》的要求，对岗位作业技术和有关规定进行修改和完善。 ⒋对各标准中作业技术要求内容相同的规定在文字方面进行规范、统一。 ⒌鉴于单线半自动闭塞臂板电锁器联锁设备在全路基本淘汰，故该作业标准不再纳入新标准。 三、编制过程 ⒈2001年9月铁道部运输局在北京组织召开《接发列车作业标准》修订研讨会，对原标准进行了修改，形成了修改的初稿。参加会议的有铁道部标准所、哈尔滨、沈阳、北京、济南、上海、郑州、柳州、成都、兰州铁路局和广州铁路集团公司。 ⒉2002年1月铁道部运输局、铁道部标准所提出了征求意见稿，并于2002年1月8日以铁标计（2002）01号文件下发各铁路局，征求修改意见。 ⒊2002年5月铁道部运输局、铁道部标准所根据各局提出的修改意见，对标准的征求意见稿进行了修改，形成标准的送审稿。 ⒋2002年10月铁道部运输局在呼和浩特组织召开了对送审稿的评审，完成了标准的定稿工作。 四、有关问题的主要修改内容的说明 ⒈关于车机联控。车机联控是保证列车运行安全的重要措施，有关行车人员必须严格执行。由于车机联控作业方法不一致和联控时机的不确定性，为维护《接发列车作业标准》的
上海磁悬浮列车
原理上海磁悬浮列车是“常导磁吸型”（简称“常导型”）磁悬浮列车。是利用“异性相吸”原理设计，是一种吸力悬浮系统，利用安装在列车两侧转向架上的悬浮电磁铁，和铺设在轨道上的磁铁，在磁场作用下产生的吸力是车辆浮起来。 世界第一条磁悬浮列车示范运营线——上海磁悬浮列车，建成后试运行了一段时间。 磁悬浮有哪些优缺点？为什么引起如此大的争议？ 磁悬浮列车有许多优点：列车在铁轨上方悬浮运行，铁轨与车辆不接触，不但运行速度快，能超过500 千米/小时，而且运行平稳、舒适，易于实现自动控制；不排出有害的废气，有利于环境保护；可节省建设经费；运营、维护和耗能费用低。 磁悬浮列车的缺点：磁悬浮列车突然情况下的制动能力不可靠，不如轮轨列车。在陆地上的交通工具没有轮子是很危险的。因为列车要从动量很大降到静止，要克服很大的惯性，只有通过轮子与轨道的制动力来克服。 磁悬浮列车需要高架，高架梁的绕度必须小于1毫米，因此，高架桥跨一般要小于25米，桥墩基础要深30米以上。比如在上海到杭州的地面上要形成一道200多公里的挡墙。此外，由于运行动力学的影响，轨道两侧各100米内是不允许有其他建筑物的。修建沪杭磁悬浮，占地多，对环境影响比较大。 北京有关磁悬浮的《公示》说明电磁环境影响：主要发生在地面高架桥段，高架线磁悬浮列车运行时可能会对开放式电视接收用户产生电磁干扰以及对人体健康的影响。 磁悬浮列车是连接上海机场和经济新区浦东以及老市中心的主要交通工具。然而这条线路，并没有把机场和浦东中心、老市中心以及上海火车站直接连接起来，只把机场和浦东龙阳 路２号地铁站连接起来，旅客们必须在此中转。这样，上海市的一般旅客，要先乘坐公共 汽车或地铁，再换乘２号地铁，最后再换乘世界上最先进的磁悬浮列车到机场。根据德国 公共交通的经验，一次换乘，旅客尚能接受；二次换乘，部分旅客将不优先选用公共交通 工具；三次换乘，只剩下不得不采用公共交通的顾客。从公共交通运输网的组成来看，选 用最高时速４５０公里的磁悬浮列车来连接相距３３公里的两地，并非合理的选择，因为 磁悬浮列车的速度快、时间短的优点并显示不出来，而换车等车的时间和麻烦，超过选用磁悬浮列车所能节约的时间和舒适 有人算了一笔账，按照目前的设计水平，磁悬浮列车９节车箱可坐９５９人，每小时 可发车１２列，双向运量可达２, ３万人，按每天运行１８小时计算，最大年运量可达