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地铁列车尾部吹吸气控制对尾流特征的影响

中南大学学报（自然科学版） 2024年第5期55卷 1867-1879页

作者：唐银瑜杨明智杜俊涛刘宏康中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙410075 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111

为改善地铁列车尾部流动特征、减小列车气动阻力,提出一种在地铁列车尾部表面吹气及吸气的主动流动控制方法,分析不同吹气形式以及速度下,列车尾部流场及气动阻力的变化,解释列车尾部吹吸气作用下列车气动性能变化的原因。研究结果表明... 详细信息

为改善地铁列车尾部流动特征、减小列车气动阻力,提出一种在地铁列车尾部表面吹气及吸气的主动流动控制方法,分析不同吹气形式以及速度下,列车尾部流场及气动阻力的变化,解释列车尾部吹吸气作用下列车气动性能变化的原因。研究结果表明,在尾车施加吹/吸气的主动控制方法可以达到减小列车气动阻力的目的。当吹、吸气速度为0.6U(U为列车速度)时,集中吹气控制的气动减阻效果最为显著,3车编组整车气动减阻率达到了12.9%,非集中吹气次之,为10.9%,吸气控制则为10.3%。尾车吹气控制通过扰动流场来有效抑制流向涡结构,且相比于非集中式吹气,气流方向汇聚于某焦点的集中式吹气可显著提升气动减阻能力;吸气控制则通过吸除尾车肩部近壁区的尾部流向涡,使整车气动阻力降低,但吸气使更强的空气流动加速,使得气动减阻效果下降。因此,建议采用吹气速度为0.6U的集中吹气方式减小钝头列车气动阻力,在该吹气速度下,头车、中车、尾车和全车的气动减阻率分别为0.3%、4.5%、27.6%和12.9%。

关键词：地铁列车流动控制尾部吹吸气动减阻

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裂隙岩体注浆技术在青岛地铁中的应用

现代隧道技术 2017年第5期54卷 224-228页

作者：张亚果中交青岛轨道交通r3线工程项目总经理部青岛266428

岩体中节理和裂隙形成的涌水通道严重危害地铁运营期安全。文章以青岛地铁13号线井嘉区间段为依托,运用地质雷达对隧道进行全方位探测,明确富水区域、地下水的补给范围和补给方式,并进行针对性注浆作业。一是在渗水区域上端进行环形注浆... 详细信息

岩体中节理和裂隙形成的涌水通道严重危害地铁运营期安全。文章以青岛地铁13号线井嘉区间段为依托,运用地质雷达对隧道进行全方位探测,明确富水区域、地下水的补给范围和补给方式,并进行针对性注浆作业。一是在渗水区域上端进行环形注浆,封闭上游涌水;二是针对深层围岩裂隙涌水,采用径向群孔注浆,有效防止串浆,提高注浆效率;三是对初期支护背后及浅层裂隙进行充填注浆,切断初期支护背后的水力联系,增强初期支护的抗渗能力。实践结果表明,运用先深层裂隙、后浅层裂隙的系统注浆方法综合治理围岩裂隙涌水,取得了良好的治理效果。

关键词：地铁裂隙岩体地下水群孔注浆系统注浆

基于指数调节策略对抗网络学习的轴承故障诊断研究

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振动工程学报 2024年第3期37卷 476-484页

作者：田静沈长青陈再刚石娟娟江星星朱忠奎西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室四川成都610031 苏州大学轨道交通学院车辆工程系江苏苏州215131

基于深度学习的故障诊断方法被广泛应用于以轴承为代表的机械关键部件故障诊断,其取得理想效果的前提是有足量故障样本且训练集、测试集满足同分布要求。然而,在实际工况下数据分布会发生变化,进而使原有工况下的诊断模型很难适用于新... 详细信息

基于深度学习的故障诊断方法被广泛应用于以轴承为代表的机械关键部件故障诊断,其取得理想效果的前提是有足量故障样本且训练集、测试集满足同分布要求。然而,在实际工况下数据分布会发生变化,进而使原有工况下的诊断模型很难适用于新工况。为此,域适应类迁移学习方法被用于解决训练集、测试集分布不同的问题,其重点在于实现数据分布适应,即度量数据分布差异,并利用度量结果对模型训练进行指导,从而提升学习效率和诊断准确率。在此基础上,提出了一种基于对抗学习的域适应方法,该方法的核心是将提出的指数调节策略与对抗网络相结合,使得网络在故障诊断过程中更有针对性地适应目标域的数据分布。该网络由特征提取器、分类器、一个全局域鉴别器和多个局部域鉴别器组成,利用对抗策略和适应性矩估计算法对模型进行优化,并通过基于指数调节策略设定的指数自适应因子对模型中的边缘分布和条件分布重要性进行调节,使得模型可以稳定、高效地进行故障诊断。在跨转速、跨负载和同时跨转速和负载的轴承诊断案例中对提出的方法进行验证,结果表明本文方法的诊断效果优于其他域适应方法,并具有较好的稳定性。

关键词：故障诊断轴承域适应对抗学习

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高速列车转向架区域气动发声尺度特征研究

中南大学学报（自然科学版） 2024年第5期55卷 1734-1744页

作者：卢鑫源刘翰林杨志刚吕镇东袁思齐中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙410075 轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心湖南长沙410075

基于大涡模拟(LES)和声学有限元法,在400 km/h车速条件下,对1:8缩比尺度简化转向架模型进行数值模拟研究,并仿真对比同一模型在1:4、1:8、1:16和1:25缩比下的流场扰动特征及气动发声特征。研究结果表明:转向架区域内前缘剪切流与转向架... 详细信息

基于大涡模拟(LES)和声学有限元法,在400 km/h车速条件下,对1:8缩比尺度简化转向架模型进行数值模拟研究,并仿真对比同一模型在1:4、1:8、1:16和1:25缩比下的流场扰动特征及气动发声特征。研究结果表明:转向架区域内前缘剪切流与转向架本体以及转向架舱之间的耦合作用明显,可见L1和L2两种典型的循环反馈扰动模式;转向架本体结构间也存在次一级扰动,这些扰动增强了剪切流动的不稳定性;这些扰动循环反馈模式即为该区域气动发声的主要模式。尺度变化较显著改变了转向架区域的流场扰动特征,尤其是L2反馈模式;随着尺度减小,表面脉动压力及声源能量向高频迁移,声源能量先减小后增大(变化范围在2 dB内),且构架和后轮对的声源能量占比有所增加;在缩比为1:4、1:8、1:16和1:25时,频率修正后的标准点平均声压级分别为105.5、103.9、104.3、105.1 dB(A)(变化范围在1.6 dB内)。对于全尺寸模型,这种差距将进一步扩大。

关键词：高速列车转向架尺度效应气动噪声大涡模拟声学有限元

海拔对隧道救援站列车火灾烟气蔓延特性的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1602-1617页

作者：周丹张则栋陈涛李金柱陈光中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心湖南长沙410075

采用三维非定常N-S方程和完全浮力修正的rNG k-ε湍流模型,基于滑移网格技术实现列车在隧道内的运动过程模拟,构建高海拔隧道紧急救援站列车火灾数值模拟方法,并利用现有动模型试验和隧道静止火灾试验数据验证数值模拟方法的可靠性和正... 详细信息

采用三维非定常N-S方程和完全浮力修正的rNG k-ε湍流模型,基于滑移网格技术实现列车在隧道内的运动过程模拟,构建高海拔隧道紧急救援站列车火灾数值模拟方法,并利用现有动模型试验和隧道静止火灾试验数据验证数值模拟方法的可靠性和正确性,研究海拔对事故隧道、紧急救援站和列车中部车厢附近横通道内的烟气流速和温度分布的影响规律。研究结果表明:当着火列车驶入隧道紧急救援站时,活塞风主导了火灾烟气的蔓延趋势;在列车停车瞬间,随着海拔增大,事故隧道拱顶处和列车中部车厢附近横通道拱顶处的烟气流速峰值及温度峰值逐渐增大;列车停车后,活塞风逐渐衰减,烟气开始在隧道拱顶处向火源上游逆流;随着海拔增大,紧急救援站下游高温区域蔓延范围逐渐扩大,事故隧道拱顶处温度峰值随之升高;随着时间推移,高海拔与低海拔隧道拱顶处的温度峰值差异逐渐增大,可能对更高海拔隧道救援站内的人员安全造成更大的威胁;不同海拔处列车中部车厢附近横通道内人眼高度处的温度均超过330 K(对人体有危害),且在同一时刻,海拔越高,横通道内高温烟气层高度越低,烟气沉降速度明显加快。

关键词：高海拔列车火灾隧道紧急救援站烟气蔓延

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400 km/h高速列车转向架底板的阻力影响数值模拟研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第3期55卷 1201-1217页

作者：王雷刘堂红张师尚陈蓉蓉周斯琪刘宏康中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春130062 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心湖南长沙410075

采用数值仿真方法研究明线运行400 km/h高速列车转向架底板包覆结构的气动阻力影响规律,揭示不同包覆形式及安装高度、缝隙间距这两类关键构型参数的阻力影响特性及流动结构的作用特征。研究结果表明:全封一体式及分体式底板包覆方案对... 详细信息

采用数值仿真方法研究明线运行400 km/h高速列车转向架底板包覆结构的气动阻力影响规律,揭示不同包覆形式及安装高度、缝隙间距这两类关键构型参数的阻力影响特性及流动结构的作用特征。研究结果表明:全封一体式及分体式底板包覆方案对整体均有明显的减阻效果,最优减阻率达9.76%,以头车转向架区域为主要减阻部件,但中间车阻力有所增加,且头车包覆越完整,中间车阻力增加越明显;在不同安装高度下,底板减阻效果呈非单调变化,头车底板适当下移有利于提高整车减阻效果,其原因主要是降低了中间车的转向架阻力;当底板缝隙间距维持在一定范围内时,整车减阻效果变化不大,继续增大缝隙会导致减阻效果变差,因为过大的缝隙将显著增强气流对转向架及舱体的冲击,导致整车减阻效果降低。

关键词：高速列车转向架气动阻力底板计算流体力学

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外置转向架包覆对高速列车气动阻力影响

铁道科学与工程学报 2024年第1期21卷 26-37页

作者：邓海丁艳思向南燊项涛张洁梁习锋中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心湖南长沙410075 中车长春轨道客车股份有限公司总体研发部吉林长春130062

转向架作为高速列车大面积裸露在外且外形复杂的运行部件受到列车底部气流的直接作用,区域气动外形结构对高速列车整车气动阻力具有重要影响。基于三维稳态SST k-ω双方程湍流模型,采用数值仿真方法研究了轴箱外置式转向架不同包覆方式... 详细信息

转向架作为高速列车大面积裸露在外且外形复杂的运行部件受到列车底部气流的直接作用,区域气动外形结构对高速列车整车气动阻力具有重要影响。基于三维稳态SST k-ω双方程湍流模型,采用数值仿真方法研究了轴箱外置式转向架不同包覆方式对高速列车气动性能的影响。研究了转向架区域安装小裙板、半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板等5种方案下的高速列车气动性能,比较了不同方案下高速列车气动阻力的变化规律,阐明了高速转向架包覆方式对整车气动阻力、车底流动特性以及列车表面压力分布的影响。研究结果表明:随着转向架裙板包覆面积的增加,转向架腔后端板受到的气流冲击逐渐减弱,后端板上的正压分布降低,列车转向架区域周围的边界层厚度逐渐减小,转向架区域内的压力分布差异性逐渐减小,从而实现了列车整车气动阻力系数的降低。与小裙板模型相比,半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板模型的列车气动阻力系数分别降低了5.2%、8.65%、10.3%、11.1%。对于轴箱外置式转向架来说,全包裙板+大底板方案可有效改善转向架区域流场,降低整车气动阻力。研究得到的转向架包覆方式将为新一代高速列车气动减阻设计提供有利支撑,实现列车气动节能。

关键词：轴箱外置式转向架高速列车包覆方式气动减阻流场结构

基于减速度包络线修正的新型防滑效率计算方法

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交通运输工程学报 2024年第2期24卷 193-206页

作者：翟耕慰田春马天和陈超王国壮同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804 常州大学机械与轨道交通学院江苏常州213164

为解决现有防滑效率计算方法准确性低、评价效果差等问题,在深入分析列车制动防滑过程中轮轨黏着系数变化规律及特点的基础上,修正了列车制动防滑过程减速度峰值包络线,使其接近理想减速度曲线,进而提出一种新型防滑效率计算方法;结合... 详细信息

为解决现有防滑效率计算方法准确性低、评价效果差等问题,在深入分析列车制动防滑过程中轮轨黏着系数变化规律及特点的基础上,修正了列车制动防滑过程减速度峰值包络线,使其接近理想减速度曲线,进而提出一种新型防滑效率计算方法;结合列车制动防滑系统实际工作原理,搭建了列车制动防滑效率仿真验证平台,在仿真层面验证了减速度包络线修正的正确性和新型防滑效率计算方法的准确性;在不同仿真工况下对比分析了6种防滑效率计算方法的合理性和防滑性能评价效果,并基于实车防滑试验验证了新方法的实用性。研究结果表明:搭建的列车制动防滑效率仿真验证平台所得列车制动时间、制动距离等计算结果与相同工况下实车防滑试验结果的相对误差不超过5%,可用来验证和分析防滑效率计算方法与防滑性能评价效果;修正后的减速度峰值包络线与理想减速度曲线的相对误差不超过4.5%;当防滑控制策略不变时,新型防滑效率计算方法对列车在不同制动级位和黏着水平下的仿真结果相差不超过1.1%,试验结果相差不超过3.5%,且防滑效率均小于100%,稳定性良好;采用不同防滑控制策略时,新型防滑效率计算方法的仿真结果存在明显差异,且不同控制策略对应的防滑效率与其防滑性能正相关,能体现出不同防滑系统间的性能差异;新型防滑效率计算方法能通过实车防滑试验计算防滑效率,为实车提供了一种新的防滑性能评价手段。

关键词：铁道车辆制动系统防滑效率减速度包络线联合仿真实车防滑试验

地铁列车火灾事故下车门数与平台高度对区间隧道疏散的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1581-1590页

作者：孙江涛鲁寨军周丹中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙410075 中南大学轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心湖南长沙410075

地铁列车在隧道内运行过程中突发火灾时,往往不能立即停车进行疏散。列车火灾事故下烟气蔓延严重,加之隧道内环境昏暗、空间狭窄,疏散过程中人员安全受到极大威胁。通过构建列车火灾事故烟气蔓延与区间隧道疏散数值仿真模型,研究列车单... 详细信息

地铁列车在隧道内运行过程中突发火灾时,往往不能立即停车进行疏散。列车火灾事故下烟气蔓延严重,加之隧道内环境昏暗、空间狭窄,疏散过程中人员安全受到极大威胁。通过构建列车火灾事故烟气蔓延与区间隧道疏散数值仿真模型,研究列车单节车厢含4个车门、5个车门与车门距疏散平台高度分别为0、0.3、0.7和1.2 m时的人员疏散行为特征变化规律。研究结果表明:在列车发生火灾事故时,高温烟气受活塞风的影响向火源下游区域蔓延,火源下游区域人员疏散受到极大影响;单节车厢4个车门的疏散总时间比单节车厢5个车门的疏散总时间长;当列车车门距平台高度增加时,人员离开车厢的时间增加,从而增加人员疏散总时间;隧道内高温烟气导致火源上游出口拥堵程度明显比下游出口的拥堵程度高,且列车车门距平台高度增加使得火源上游出口处的拥堵程度得到缓解,火源下游出口拥堵程度先缓解后逐渐加剧。

关键词：地铁区间隧道列车火灾车门数量疏散平台高度区间隧道疏散

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