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地铁列车关键气密部件对车内压力舒适性的影响

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交通运输工程学报 2024年第3期24卷 227-237页

作者：李杨刘友梅中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001

为全面分析地铁列车运营时车外压力对车内乘客耳压舒适性的影响,采用实车线路试验方法,实测了地铁列车匀速通过隧道时,关键气密部件(空调压力波保护阀、车门气动辅助锁与贯通道排污孔筛)在不同密封条件下的车内、外压力,分析了车外压力... 详细信息

为全面分析地铁列车运营时车外压力对车内乘客耳压舒适性的影响,采用实车线路试验方法,实测了地铁列车匀速通过隧道时,关键气密部件(空调压力波保护阀、车门气动辅助锁与贯通道排污孔筛)在不同密封条件下的车内、外压力,分析了车外压力波动特性、沿列车长度方向的压力分布规律以及车内关键气密部件对车内压力变化幅值的影响。研究结果表明:头车和中间车的车外压力受车头进入隧道产生的压缩波影响较大,列车车身表面压力峰值从头车向尾车逐渐降低;在空调开启时,相较于启用压力波保护阀,未启用时车内3 s内压力变化幅值增加了48%~61%,1 s内增加了75%~90%,说明空调压力波保护阀对车内压力舒适性影响显著;在空调关闭时,与启用车门气动辅助锁相比,未启用时3 s内车内压力变化幅值增加了39%~46%,1 s内增加了69%~78%,表明车门气动辅助锁对车内压力舒适性的影响仅次于空调压力波保护阀;在空调关闭的情况下,与启用贯通道排污孔筛相比,未启用时3 s内车内压力变化幅值增加了3%~11%,1 s内增加了1%~13%,说明贯通道排污孔筛对车内压力的影响较小。

关键词：车辆工程地铁列车实车试验压力波气密性舒适性

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基于光纤U形腔的马赫-曾德尔干涉仪的磁场传感器

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中国光学（中英文） 2024年第3期17卷 674-682页

作者：范鹏程蒋学寨田德强张光强中车株洲电力机车研究所有限公司株洲421000

本文研制了一种光纤磁场传感器,使用涂有磁流体(MF)的全光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的U形腔体进行实验验证。光纤磁场传感器是在两段单模光纤(SMF)之间拼接一段单模光纤形成U型光学腔制造而成的,该设计具有光纤几何关系。由于几何对称性... 详细信息

本文研制了一种光纤磁场传感器,使用涂有磁流体(MF)的全光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的U形腔体进行实验验证。光纤磁场传感器是在两段单模光纤(SMF)之间拼接一段单模光纤形成U型光学腔制造而成的,该设计具有光纤几何关系。由于几何对称性MZI对周围折射率(RI)具有很强的敏感性,灵敏度高达−13588 nm/RIU,且磁流体的折射率对磁场敏感,因此所提结构实现了磁场传感功能。实验结果表明,该传感器磁场灵敏度高达137 pm/Oe,磁场范围从0~250 Oe几乎呈线性。本文所设计的光纤磁场传感器具有体积小、成本低、易于制造、坚固耐用、灵敏度高、重复性好、易于与光纤系统集成等相关优势。

关键词：磁场传感器磁流体 U型腔体光纤传感器

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隧道热害环境下电力机车蓄冷式冷却塔散热性能研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1551-1559页

作者：曹小林易柯罗开宝饶政华凌晨彭村越中南大学能源科学与工程学院湖南长沙410083 重载快捷大功率电力机车国家重点实验室中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001

针对西部某铁路所处的高原隧道热害环境,提出一种电力机车蓄冷式冷却塔结构及其运行方案,通过对蓄冷及释冷过程进行仿真,分析换热器的冷却性能并对其结构进行优化。研究结果表明:当换热器蓄冷运行时,相对于壳体两侧无翅片结构,采用壳体... 详细信息

针对西部某铁路所处的高原隧道热害环境,提出一种电力机车蓄冷式冷却塔结构及其运行方案,通过对蓄冷及释冷过程进行仿真,分析换热器的冷却性能并对其结构进行优化。研究结果表明:当换热器蓄冷运行时,相对于壳体两侧无翅片结构,采用壳体空气侧加翅片和壳体双侧加翅片,相变蓄冷时间从113 min分别缩短至80 min和47 min;当换热器释冷运行时,乙二醇水溶液经相变蓄冷换热器冷却,传热管道添加间距为8 mm的翅片,有效冷却时间(冷却介质出口温度低于55℃)从无翅片结构的1.5 min延长至16 min,超过设计要求的14 min,有效解决了机车冷却塔的散热难题。

关键词：隧道热害散热相变蓄冷仿真

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送风环境下地铁车厢火灾探测器响应时间

清华大学学报（自然科学版） 2024年第6期64卷 975-983页

作者：李行周汛焦伟冰中车株洲电力机车有限公司重载快捷大功率电力机车全国重点实验室株洲412001 中南大学防灾科学与安全技术研究所长沙410075

为探究火源位置对送风环境下地铁车厢火灾探测器响应时间的影响,研究了不同火源位置下车厢内烟气蔓延规律及探测器响应时间。研究结果表明:回风口处风速较大,如果火灾发生在回风口附近,烟气可能会通过回风口进入车厢顶部送风系统,进而... 详细信息

为探究火源位置对送风环境下地铁车厢火灾探测器响应时间的影响,研究了不同火源位置下车厢内烟气蔓延规律及探测器响应时间。研究结果表明:回风口处风速较大,如果火灾发生在回风口附近,烟气可能会通过回风口进入车厢顶部送风系统,进而无法及时蔓延进入车厢顶部C形槽中,从而可能导致探测器响应时间延长。较大的风速会阻碍烟气向车厢顶部的蔓延,从而导致烟气无法快速进入C形槽内,致使探测器响应时间延长。因此,送风口所在截面的位置相比于车厢中心截面是更不利于火灾探测的位置。对该研究建立的车厢模型来说,在C形槽内布置2个探测器较为合理,在该研究设定的各火灾场景下,探测器均可在60 s内探测到烟气。该研究结果可为此类地铁车厢的探测器布置提供参考。

关键词：地铁车厢探测响应地铁车厢火灾烟气蔓延探测器布置

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弯扭耦合长柔叶片颤振速度分析

太阳能学报 2024年第3期45卷 90-94页

作者：罗涛巫发明黄剑锋钟杰华旭刚中车株洲电力机车研究所有限公司株洲412001 湖南大学土木工程学院长沙410082

针对弯扭耦合叶片的颤振速度进行研究,提出基于FAST_v8结合非线性几何精确梁理论评估叶片颤振速度的分析方法,基于典型截面失稳机理验证该分析方法的准确性。以某80.74 m叶片为研究对象,分析空气密度、叶片重心弦向位置、扭转频率、挥... 详细信息

针对弯扭耦合叶片的颤振速度进行研究,提出基于FAST_v8结合非线性几何精确梁理论评估叶片颤振速度的分析方法,基于典型截面失稳机理验证该分析方法的准确性。以某80.74 m叶片为研究对象,分析空气密度、叶片重心弦向位置、扭转频率、挥舞频率等参数变化对颤振速度的影响。结果表明,该80.47 m叶片颤振速度随空气密度增大而减小;质心前移可有效抑制经典颤振;提高扭转频率可提升叶片的稳定性;挥舞频率位于0.2~0.4 Hz之间时较合适。

关键词：风电机组颤振速度经典颤振弯扭耦合叶片

城市轨道交通碳化硅三电平牵引变流器应用探索

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铁道科学与工程学报 2024年第5期21卷 2001-2013页

作者：向超群李佳怡冯江华杜京润陈特放成庶中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 中车株洲电力机车研究所有限公司湖南株洲412300

城轨交通将绿色节能作为发展目标,城轨牵引变流器以低损耗为发展方向。碳化硅器件具有耐高温、所承受开关频率较高和功率损耗低的优势,应用于三电平变流器,可有效提高系统效率、降低能耗、减轻设备重量。针对碳化硅三电平牵引变流器在... 详细信息

城轨交通将绿色节能作为发展目标,城轨牵引变流器以低损耗为发展方向。碳化硅器件具有耐高温、所承受开关频率较高和功率损耗低的优势,应用于三电平变流器,可有效提高系统效率、降低能耗、减轻设备重量。针对碳化硅三电平牵引变流器在城轨牵引领域的应用,首先分析城轨牵引变流器功率器件和拓扑的发展现状,从牵引系统的发展需求提炼出牵引变流器的优化需求;结合材料特性研究碳化硅器件应用于城轨牵引领域的性能优势,以及可能给牵引系统设计带来的技术挑战。对比探究5种常用的三电平逆变器拓扑结构和各种牵引传动控制方法在城轨领域的适应性,总结其结构特点对碳化硅器件应用的促进作用。归纳三电平变流器在城轨牵引系统中的应用局限,探讨碳化硅器件对其输出性能的优化作用。讨论碳化硅三电平变流器拓扑在城轨牵引系统中的应用可能,通过仿真实验对比不同拓扑的器件损耗分布。研究结果表明:碳化硅器件本身即对降低功率损耗具有明显优势,三电平拓扑及合适的控制策略可降低碳化硅器件的应用成本,二者结合可进一步缩小变流器和相关设备的体积,延长系统使用寿命。因此,将碳化硅三电平变流器应用于城轨交通符合发展需求。研究可为后续城市轨道交通牵引变流器的优化提供参考。

关键词：碳化硅牵引系统变流器城市轨道交通三电平

基于时间敏感网络的列车通信网络实时流量调度优化

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铁道科学与工程学报 2024年第1期21卷 58-69页

作者：梁晨贺德强任子阳靳震震杨卫峰广西大学机械工程学院广西南宁530004 中车株洲电力机车研究所有限公司湖南株洲412001

随着轨道交通智能化的发展,列车控制与监测产生的高带宽实时数据对列车通信网络提出了更高的要求。时间敏感网络可作为兼具高传输速率、高确定性和高兼容性的下一代列车通信网络解决方案。然而,实现时间敏感网络确定性通信机制的流量门... 详细信息

随着轨道交通智能化的发展,列车控制与监测产生的高带宽实时数据对列车通信网络提出了更高的要求。时间敏感网络可作为兼具高传输速率、高确定性和高兼容性的下一代列车通信网络解决方案。然而,实现时间敏感网络确定性通信机制的流量门控调度设计难以拓展到实际场景规模。因此,针对车载网络流量特性,提出一种基于改进增量式调度策略和改进灰狼优化算法的列车通信网络流量门控调度生成方法。首先,基于列车通信网络流量和拓扑结构建立门控调度系统模型。然后,为提高调度生成效率,提出了基于增量式调度的单帧简易调度(Single Frame Simple Scheduling,SFSS)策略,弥补了门控调度模型在计算速度方面的不足。其次,为提高灰狼优化算法的寻优性能,引入了粒子群优化算法、Logistic混沌映射策略和反正切函数,提出了改进灰狼优化(Improved Grey Wolf Optimization,IGWO)算法,改善了实时周期性流量的实时性能和带宽占用。最后,利用SFSS策略和IGWO算法对列车通信网络门控调度系统模型进行测试和求解,通过实验验证所提出调度生成方法的可行性和有效性。实验结果表明,与其他方法相比,提出的门控调度生成方法在计算精度和计算速度方面具有更大的优势,流量调度的平均端到端时延降低为57μs。研究成果能够满足列车通信网络流量调度的需求,可有效地实现时间敏感网络确定性通信在列车中的应用和改善。

关键词：列车通信网络时间敏感网络流量调度增量式调度改进灰狼优化算法

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地铁构架垂向载荷与振动加速度特征关系研究

机械工程学报 2024年第14期60卷 252-262页

作者：吴养民任尊松李俊杰杨广雪董磊陈晓峰北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 中车长春轨道客车股份有限公司长春130062 中车株洲电力机车有限公司株洲412001

地铁构架承受多源载荷引起构架损伤,台架试验评估损伤需要获得构架真实服役载荷,采用测力构架法识别构架真实服役载荷目前已经取得阶段性进展。但是,测力构架法较为复杂,需要大量前期准备工作,如确定载荷识别点、粘贴应变计、标定桥路... 详细信息

地铁构架承受多源载荷引起构架损伤,台架试验评估损伤需要获得构架真实服役载荷,采用测力构架法识别构架真实服役载荷目前已经取得阶段性进展。但是,测力构架法较为复杂,需要大量前期准备工作,如确定载荷识别点、粘贴应变计、标定桥路系数以及封装测力构架等。实际上,构架承受的载荷与其振动加速度密切相关。以某型地铁构架为研究对象,通过实际线路测试垂向载荷和振动加速度,对比分析两种信号的时频域相关性、特征值分布规律以及谱相似性等,建立构架垂向载荷与振动加速度之间的谱关系,基于等损伤原则验证通过振动加速度建立垂向载荷谱的有效性。研究结果表明,不同服役环境下,两类信号时频域振动趋势基本一致,在构架自振频率和低阶弹性模态频率处振动反馈一致,时域内呈强相关,主频范围内高度相干。两类信号值分布范围大致相同且概率密度分布曲线峰部形态具有高度一致性。在两类信号谱形状高度相似的前提下,引入幅值放大系数和谱长度变异系数建立谱关系,以此获得的等效载荷与实测等效载荷的比值介于1.06~1.25,满足构架疲劳评估要求。研究工作对地铁构架载荷谱建立具有重要的工程意义。

关键词：地铁构架载荷加速度谱关系等效载荷

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WT2000系列风电机组齿轮箱空中更换技术研究

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机床与液压 2024年第6期52卷 58-61页

作者：宋建秀申亮欧惠宇何贻春张杰吕杏梅黄翀丁松胡鸿达中车株洲电力机车研究所有限公司风电事业部湖南株洲412000

为了降低双馈异步风力发电机组主齿轮箱(增速箱)整体更换的成本,使作业流程更加简洁,在WT2000系列风电机组的基础上,设计一种主轴固定工装来临时代替齿轮箱的作用,固定主轴的后端。通过实践探究了WT2000系列风电机组齿轮箱空中更换作业... 详细信息

为了降低双馈异步风力发电机组主齿轮箱(增速箱)整体更换的成本,使作业流程更加简洁,在WT2000系列风电机组的基础上,设计一种主轴固定工装来临时代替齿轮箱的作用,固定主轴的后端。通过实践探究了WT2000系列风电机组齿轮箱空中更换作业中新的操作工艺和方法。结果表明:所设计工装大大降低了WT2000系列风电机组齿轮箱更换的作业成本(包含吊车成本和时间、人工成本),降低了维修期间的发电量损失。

关键词：风力发电机组齿轮箱空中更换主轴固定工装