高速列车动力学指标计算
高速列车动力学指标计算讲解
1.轮重减载率轮重减载率=L RL RQ Q Q Q -+，单个轮对的左右轮的轮轨压力之差除以左右轮的轮轨压力之和。
规定应满足的减载率安全限定值为根据国内外的实际情况提出建议动态减载90.0)/(≤∆dyn P P 。
以轮对4为例，计算wheel4的轮重减载率。
（1）进入General Plots 界面计算完毕之后，进入后处理的General Plots 界面，如图1所示。
单击 General Plots图1 进入General Plots 界面（2）轮轨4左右轮的轮轨压力拖入到图形区如图2所示，将轮对4左右轮的轮轨压力选中后拖动到中间的图形显示区域。
图2 轮轨4左右轮的轮轨压力拖入到图形区（3）加入滤波器进行计算1）计算L R Q Q如图3（a ）所示，选中轮对4的左轮的轮轨压力，右键，单击Add Filter ，弹出如图3（b ）所示的2D Curve Filter 对话框，单击Filter Type ，General ->059->OK,此时双击“Value ”，选择轮对4的右轮的轮轨压力，Accept ->OK 。
此时可看到(a)(b)(c)图3 计算轮对4的L R Q Q 的全过程2）计算-L R Q Q按照的同样的方法计算-L R Q Q 。
此时Filter 选择059号滤波器。
3）计算L RL RQ Q Q Q -+按照的同样的方法计算L RL RQ Q Q Q -+。
此时Filter 选择061号滤波器。
4）查看计算结果得到结果后，在图形界面窗口选中图形，鼠标右键，选择Properties ，弹出Curve Properties 对话框，单击Info ，则可以查看轮重减载率的最大值和最小值。
图4 查看计算结果2.临界速度给定一段有限长的实际轨道随机不平顺激扰样本函数，首先让列车运行在不平顺轨道上并激发其振动，然后，让列车运行在理想光滑轨道上，通过观察系统的振动能否衰减到平衡位置，来判断系统是否出现蛇行失稳。
高速铁路空气动力学性能计算及分析
高速铁路空气动力学性能计算及分析随着中国高铁建设进入全面实施阶段，高速铁路交通成为了人们出行的主要选择之一。
对于高铁列车来说，安全和稳定性是最重要的考虑因素。
而在起飞和着陆时，飞机需要考虑到空气动力学性能的影响。
同样地，对高速铁路列车的空气动力学性能进行计算和分析也是非常重要的。
高速动车组列车的空气动力学性能主要受到列车前端结构的影响。
前端结构的设计，不仅会影响列车空气阻力的大小，还会对列车运行过程中的稳定性、振动等性能产生不同的影响。
目前，计算空气动力学性能的方法有CFD方法和仿真实验法。
CFD方法即计算流体力学方法，是一种利用数值模拟方法解决流动方程的方法。
仿真实验法则是通过对车体进行实验，从而确定其空气动力学特性。
在CFD方法中，主要包含了对流动场的计算、基于Navier-Stokes方程描述的湍流模型、界面形态和流动边界的处理、非定常流场的处理等。
通过CFD方法进行高速铁路车体空气动力学性能计算可以得到非常精确的结果。
但是，CFD方法需要考虑到许多因素，例如车体的几何形状、车速、空气密度、风洞实验数据等因素，这就需要工程师具备比较高的数学和物理素质，才能准确计算和分析。
另外，仿真实验法则是通过测试不同的车体模型和风速，从而得出不同车型在不同风速下的空气动力学特性。
相较于CFD方法，仿真实验法具有成本低、操作简便、结果直观等优点。
不过，仿真实验法在车型设计初期的应用意义更大，而在车型设计后期，CFD方法更能够提供更加准确的数据。
在实际应用中，工程师们一般会将CFD方法和仿真实验法相结合，通过实验数据的验证和数值模拟的比较，得出更为准确可靠的结论。
然而，值得注意的是，无论是CFD方法还是仿真实验法，都需要考虑到数据的准确性和精细度。
例如，在CFD方法中，需要非常精确的模型网格，而仿真实验法也需要确保车辆模型的精细度和学问手段的完善。
总的来说，对高速铁路列车的空气动力学性能进行计算和分析对于高速铁路交通的安全和稳定有着重要的意义。
高速列车的动力学模型研究
高速列车的动力学模型研究一、引言高速列车是当今现代化的交通工具之一，它的出现缩短了人们的时间，方便人们出行。
高速列车的运行与设计离不开动力学模型的研究。
动力学模型对高速列车的运行控制、维护和保障至关重要。
本文就高速列车的动力学模型进行探讨。
二、高速列车的动力学模型高速列车的动力学模型是指以物理学为依据，以列车的动力学模型为核心，涉及到列车运行时运动状态、机车性能及动力传动等要素的计算模型。
在对高速列车进行运行监视与分析时，高速列车的动力学模型起着至关重要的作用。
1.高速列车的运动方程高速列车的运动方程是以牛顿力学为基础的。
牛顿定律表明：M=ma，即物体的力等于其质量与加速度的积。
因此，高速列车的运动方程中，强调对列车作用力的分析。
列车的行驶速度、加速度、制动力、滑行距离都受到各种因素的影响，如道路状况、机车的额定功率、牵引力、制动力等。
高速列车的运动方程需解决这些问题，并且需要考虑预测列车在各种情况下不同速度下的运行动力学，并及时调整牵引力和制动力。
2.高速列车的能量方程列车的能量方程包括动能和势能两个部分。
列车的动能与其速度平方成正比。
列车加速时，动能增加。
列车减速或刹车时，动能减少，反之亦然。
列车的势能与列车高度成正比，因此，在列车上行时，势能增加，在下行时，势能减少。
3.高速列车内部机动力学模型高速动车组由牵引车、动力车、中间车和拖车组成。
这种车型的机动力学模型可以分为三个部分：动力传输、惯性质量及轨道摩擦力。
动力传输表示了机车牵引力在列车中的传递过程。
惯性质量是指高速列车的攀爬运动。
径向快速车轮曲率位置上的轨道摩擦力发挥着抵消列车运动（如弯曲半径）的作用。
三、高速列车动力学模型的应用高速列车的动力学模型将列车运行时的各种因素综合在一起，得出列车在不同情况下的运动特性。
这种动力学模型可以应用于高速列车的设计、运行控制及状态监测、系统大修、维护与保障等各方面：1.高速列车的设计高速列车的设计需要选择合适的功率、速度及牵引力，以确保列车在运行过程中的安全性和运行效率。
高速列车运行过程中的动力学分析
高速列车运行过程中的动力学分析随着科技的进步与工业发展，高速列车扮演着越来越重要的角色。
高速列车的运行速度往往达到每小时300公里以上，因此对其运行过程中的动力学特性进行分析显得尤为重要。
本文将着重探讨高速列车运行过程中的动力学问题，包括运动学、牵引力、制动力、稳定性等方面的分析。
一、运动学分析高速列车的运动学分析是对其运动状态进行研究，主要关注速度、位移和加速度等参数的变化规律。
在高速列车中，引入牵引力、制动力和阻力等力的概念是必要的。
通过研究列车运动学特性，我们可以评估列车的运行性能，并为列车设计和运行策略的制定提供依据。
1.1 速度变化规律高速列车运行过程中的速度变化是一个关键参数，它既受到牵引力的影响，又受到列车的阻力作用。
初速度、牵引力和阻力之间的关系可以用牛顿第二定律来描述。
F - Fd = ma其中，F是列车的牵引力，Fd是列车的阻力，m是列车的质量，a 是列车的加速度。
由上式可以推导出速度随时间的变化规律。
当牵引力等于阻力时，列车将保持恒定速度运行；当牵引力大于阻力时，列车将加速；当阻力大于牵引力时，列车将减速直至停车。
通过分析速度变化规律，我们可以合理控制列车的运行状态，确保安全高效的列车运营。
二、牵引力与制动力2.1 牵引力分析牵引力是高速列车运行的主要驱动力，它直接影响着列车的加速度和最高速度。
牵引力的大小与列车的牵引系统以及轮轨摩擦系数等因素有关。
通常情况下，高速列车的牵引力主要由电机提供，而电机的性能对牵引力的产生有着直接的影响。
因此，设计高效的电机系统以提供足够的牵引力是确保高速列车正常运行的重要因素之一。
2.2 制动力分析制动力是高速列车运行过程中的另一个关键参数。
它直接影响列车的减速性能和制动距离。
牵引力和制动力的大小及其施加位置的合理安排对列车的停车和制动过程至关重要。
不同类型的列车制动系统存在差异，如空气制动、电阻制动和再生制动等。
通过分析列车的制动力和制动系统的性能，可以制定出合理的制动策略，确保列车的运行安全。
高速列车客室内部流场计算流体动力学数值模拟
王 芳 ， 臧建 彬 ， 于 佳 ， 高 乃平
（ 济大学 机械工程学院 ， 海 ２ １ ０ 同 上 ０ ８ ４）
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实验 验证 。
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摘 要 ：针 对 高速 列 车 的 车厢 内温度 场 和 流 场进 行 Ｃ Ｄ模 拟 分 析 ，对 车 内热舒 适性 做 出评 Ｆ 价 。本 文计 算得 出列 车 车厢在 ４ ０ ｍ３ ５０ ／ ｈ的送 风 量和 １℃ 的送 风 温度 下 ， ８ 车厢 内的平 均 温度 约 为 ２ ． ，ＭＶ值 介 于 ０ １ ， ４℃ Ｐ ９ ～ ． 车厢 内的 热环境 为 中等舒适 状 态 。 ０ 车厢 内的 空 气龄 较 小 ， 乘客 区气流 分 布较 为合 理 。部 分 区域 ， 行 李 架和 车厢 后部 ， 在温度 偏 高和 空 气龄 较 大 的现 象。 如 存
连续 性方 程 ：
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动量 方程 ：
行程动力学参数计算
行程动力学参数计算
行程动力学参数计算是指根据已知的运动学参数，通过一定的数学模型和计算方法，计算出与车辆行驶过程相关的动力学参数。
常用的动力学参数包括加速度、速度、力和功率等。
具体的计算方法和数学模型取决于所研究的具体问题和应用场景。
以下是一些常见的行程动力学参数计算方法：
1. 加速度计算：加速度是速度变化的率，可以通过位置和时间的关系进行计算，即a = Δv/Δt，其中Δv为速度变化量，Δt为时间间隔。
2. 速度计算：速度是位置变化的率，可以通过位置和时间的关系进行计算，即v = Δs/Δt，其中Δs为位置变化量，Δt为时间间隔。
3. 力和功率计算：力是质量乘以加速度，可以根据牛顿第二定律 F = m*a 进行计算；功率是力乘以速度，可以根据功率的定义 P = F*v 进行计算。
总之，行程动力学参数的计算需要根据具体问题和应用场景选择合适的数学模型和计算方法，以获得准确的结果。
高速列车轮轨系统非线性动力学模型数值计算
高速列车轮轨系统非线性动力学模型数值计算高速列车轮轨系统非线性动力学模型数值计算是现代运输领域一个重要的研究课题，也是一个复杂的问题。
本文试图从多个角度来探讨这一问题，包括高速列车轮轨系统的研究背景、相关技术的介绍、常用的数值方法和模型分析等方面。
一、研究背景高速列车的轮轨系统是指列车轮子与铁轨之间的接触面，它是列车的运动控制和路面状况诊断的重要部分。
轮轨系统的非线性动力学模型数值计算是指对这一系统进行精确建模，并利用计算机模拟这一系统的运动和响应过程。
在这一领域，有关的研究内容包括车轮和铁轨的动力学特性、轮轨接触力的计算和分析、轮轨系统的振动问题等。
二、相关技术介绍在高速列车轮轨系统的研究中，有几项技术是非常重要的，它们分别是:1. 车轮铁轨滚动接触力的计算和分析技术：轮轨接触力是指列车在高速运行时轮子与铁轨之间所产生的力，这种力对列车的稳定性和安全性有很大的影响。
要精准地计算这种力，需要细致地研究车轮和铁轨的接触面形状、材料参数、载荷等因素。
2. 应力分析和振动分析技术：在高速列车行驶中，车轮和铁轨都会受到很大的压力和振动力，这些力会导致它们产生应力和振动。
要准确地模拟这些过程，需要运用有关的应力分析和振动分析技术，包括有限元分析、模态分析和频域分析等。
3. 数值计算方法：对于高速列车轮轨系统的非线性动力学模型数值计算，需要使用一系列数值计算方法，包括微分方程数值解法、偏微分方程数值解法、常微分方程数值解法和求解线性代数方程组的方法等。
三、常用的数值方法在高速列车轮轨系统的非线性动力学模型数值计算中，有几种常用的数值方法：1. 基于有限元理论的模拟方法：这种方法利用有限元分析的技术，将轮轨系统的各个部分离散化，然后建立数学模型进行模拟。
这种方法具有高效、精确、适用面广等优点，被广泛应用于车轮铁轨的接触力分析和振动分析中。
2. 先进的逆向设计技术：逆向设计技术是指通过反推物体的形状、轮廓、材质和运动特性等信息，来重新设计物体的技术。
高速列车牵引计算
高速列车牵引计算高速列车牵引计算是指计算高速列车在行驶过程中所需要的牵引功率以及所消耗的能量。
牵引计算的目的是为了确定列车的牵引系统的性能和能效，并为车辆设计和运行提供参考依据。
本文将从牵引力计算、牵引功率和能量消耗等方面进行探讨。
首先是牵引力的计算。
牵引力是列车车辆克服阻力、加速度等外力而需要的力。
牵引力可以分为合成牵引力和分配牵引力两部分。
合成牵引力是指列车所需的总牵引力，可以用下式计算得到：合成牵引力=阻力+加速度力+坡道力+反向力其中，阻力是列车在运行过程中克服的空气阻力、摩擦阻力等；加速度力是列车在加速和减速过程中克服的惯性力；坡道力是列车在爬坡或下坡时所需的力；反向力是列车在平稳行驶过程中克服的车辆内部阻力。
其次是牵引功率的计算。
牵引功率是指列车牵引系统所需要的功率，它与牵引力和列车速度有关。
牵引功率可以用下式计算得到：牵引功率=牵引力×列车速度根据牵引力的计算结果，结合列车速度，可以得到列车牵引系统所需的功率。
最后是能量消耗的计算。
能量消耗是指列车在运行过程中所消耗的能量，主要包括牵引能量和制动能量。
牵引能量是列车在牵引过程中所消耗的能量，可以用下式计算得到：牵引能量=牵引功率×运行时间制动能量是列车在制动过程中所消耗的能量，可以用下式计算得到：制动能量=制动功率×运行时间其中，制动功率可以根据列车制动时所需要的制动力和列车速度计算得到。
除了以上三个方面的计算，还需要考虑到列车的负荷和运行环境等因素。
列车的负荷会对牵引力和牵引功率产生影响，例如列车的重量和乘客数量等；运行环境也会对列车的牵引性能产生影响，例如空气温度、湿度和气压等。
综上所述，高速列车牵引计算需要考虑诸多因素，并进行牵引力、牵引功率和能量消耗的计算。
这些计算结果能够有效指导高速列车的设计和运行，提高列车的牵引性能和能效。
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1.轮重减载率
轮重减载率=
L R
L R
Q Q Q Q -+，单个轮对的左右轮的轮轨压力之差除以左右轮的轮
轨压力之和。
规定应满足的减载率安全限定值为
根据国内外的实际情况提出建议动态减载90.0)/(≤∆dyn P P 。
以轮对4为例，计算wheel4的轮重减载率。
（1）进入General Plots 界面
计算完毕之后，进入后处理的General Plots 界面，如图1所示。
单击 General Plots
图1 进入General Plots 界面
（2）轮轨4左右轮的轮轨压力拖入到图形区
如图2所示，将轮对4左右轮的轮轨压力选中后拖动到中间的图形显示区域。
图2 轮轨4左右轮的轮轨压力拖入到图形区
（3）加入滤波器进行计算
1）计算L R Q Q
如图3（a ）所示，选中轮对4的左轮的轮轨压力，右键，单击Add Filter ，弹出如图3（b ）所示的2D Curve Filter 对话框，单击Filter Type ，General ->059->OK,此时双击“Value ”，选择轮对4的右轮的轮轨压力，Accept ->OK 。
此时可看到
(a)
(b)
(c)
图3 计算轮对4的L R Q Q 的全过程
2）计算-L R Q Q
按照的同样的方法计算-L R Q Q 。
此时Filter 选择059号滤波器。
3）计算
L R
L R
Q Q Q Q -+
按照的同样的方法计算
L R
L R
Q Q Q Q -+。
此时Filter 选择061号滤波器。
4）查看计算结果
得到结果后，在图形界面窗口选中图形，鼠标右键，选择Properties ，弹出Curve Properties 对话框，单击Info ，则可以查看轮重减载率的最大值和最小值。
图4 查看计算结果
2.临界速度
给定一段有限长的实际轨道随机不平顺激扰样本函数，首先让列车运行在不平顺轨道上并激发其振动，然后，让列车运行在理想光滑轨道上，通过观察系统的振动能否衰减到平衡位置，来判断系统是否出现蛇行失稳。
红色、紫色方框内的图标按钮可以设置线路、改变速度。
（1）设置线路和激扰
点击红色方框内的图标按钮，进入如下图界面：直线轨道2000m，点击rail-related，进入下一个界面，选择“parameters”，选择
（2）设置速度
点击紫色方框内的图标按钮，进入如下图界面。
修改速度，回车保存。
（3）积分计算和查看结果
点击红色方框按钮，进行积分计算。
计算结束后，点击黄色方框按钮查看结果。
如下图（a）所示，很显然结果是收敛了，增大速度，再次计算。
找到介于收敛和不收敛之间的速度，便是临界速度。
（a）
3.平稳性
在车体上设定4个传感器，然后查看该4个传感器的横向和垂向加速度。
（1）新建传感器所在的标记点
在建模窗口内单击->Carbody->Markers。
弹出如图15所示对话框，此时单击new，输入标记点名称CarbodySensor1，按图16所示设定标记点的坐标。
同理新建CarbodySensor2（-8.75，1，-0.8）、CarbodySensor3（8.75，-1，-0.8）、CarbodySensor4（8.75，1，-0.8）。
图16 标记点1 的坐标
（2）新建传感器
在建模窗口内单击，并鼠标右键->new.输入新建的传感器名称Carbody_Sensor1，如图17所示，单击ok，弹出如图18所示的对话框。
按图18所示，选取之前建立的标记点CarbodySensor1，单击ok，则第一个Carbody_Sensor1便建立好了。
同样的方法建立Carbody_Sensor2、Carbody_Sensor3、Carbody_Sensor4。
图17 新建传感器
图18 选取传感器所在的标记点
（3）计算
点击主界面窗口的，来进行计算，计算完毕后，单击enter退出。
（4）进入Plot界面,查看加速度
单击主窗口界面上，在左边模型树上选取sensor acc->Carbody_Sensor 1->y,将其拖到中间的图像显示窗口，如图19所示。
图19 Carbody_Sensor 1的y方向加速度
如图20所示，选中左边的模型树，右键->Add Filter，弹出图21所示的对话框，并按图21选定滤波器类型，单击确定后可以得到加速度值约为2.900，如图22所示。
图20 新建滤波器
图21 选定滤波器的类型
图22 传感器的水平方向加速度
4.脱轨系数
不需计算，直接查看General Plots 界面中的force output->wheelset1(某个轮对)->derailment coeff.wheel，如图22所示。
图22 脱轨系数
5.轮轴横向力
不需计算，直接查看General Plots 界面中的force output->wheelset1(某个轮对)->Y_Wheelset on track，如图22所示。
6.倾覆系数
具体步骤基本与轮重减载率一样，只是要所有轮对而言。
倾覆系数=Q
总L
−Q
总R Q
总L
+Q
总R
，
（8个左边轮轨压力之和-8个右边边轮轨压力之和）/（8个左边轮轨压力之和+8个右边边轮轨压力之和）。