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高速列车车下区域噪声特性及控制措施研究

中国铁路 2024年第11期 8-13页

作者：汤晏宁滕万秀王奇汪宏楠董效辰中车长春轨道客车股份有限公司轨道交通车辆系统集成实验室西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室

高速列车车下区域是影响动车组车内外噪声的关键位置之一，是动车组主要噪声源的分布区域。针对高速列车车下区域轮轨噪声、气动噪声的特性进行分析，提出相应的降噪措施，并开展数值分析与试验验证。研究结果表明，当列车以350 km/h速... 详细信息

高速列车车下区域是影响动车组车内外噪声的关键位置之一，是动车组主要噪声源的分布区域。针对高速列车车下区域轮轨噪声、气动噪声的特性进行分析，提出相应的降噪措施，并开展数值分析与试验验证。研究结果表明，当列车以350 km/h速度运行时，车体下部区域对车外噪声的贡献量最大，其中转向架区域对车外噪声的贡献量最大，特别是头车1位转向架。通过优化设计转向架舱、排障器等结构，可降低高速气流引起的湍流脉动压力，同时转向架区域使用吸隔声材料包可有效控制车内噪声水平，为后续高速列车降噪方案的研制提供技术支撑。

关键词：高速列车轮轨噪声气动噪声噪声特性降噪措施转向架

基于KCF-Hash-Match目标跟踪算法的高速列车车轮横向晃动识别方法

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机械工程学报 2023年第24期59卷 223-230页

作者：逯万春姜培斌凌亮王开云翟婉明丁鑫西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031 中车长春轨道客车股份有限公司长春130011

良好的轮轨接触状态是高速列车安全运行的重要保障,轮轨相对横移量作为判别轮轨接触状态的重要指标,直接决定着车轮是否存在脱轨危险,基于机器视觉的轮轨在线跟踪监测技术可为高速列车轮轨接触点状态识别提供新的思路。测试采用在转向... 详细信息

良好的轮轨接触状态是高速列车安全运行的重要保障,轮轨相对横移量作为判别轮轨接触状态的重要指标,直接决定着车轮是否存在脱轨危险,基于机器视觉的轮轨在线跟踪监测技术可为高速列车轮轨接触点状态识别提供新的思路。测试采用在转向架底部安装摄像机的测试方法,获取列车高速运行时的轮轨接触图像。综合考虑核相关滤波算法跟踪速度快和模板匹配算法跟踪精度高的优点,并融入哈希算法原理。提出一种能够识别高速列车轮轨接触几何状态的核相关滤波-哈希-模板匹配算法(Kernel correlation filtering-Hash-Match,KCF-Hash-Match),用于复杂运营环境下高速列车车轮横向异常晃动的监测。结果表明,KCF-Hash-Match算法能够解决传统核相关滤波算法在跟踪快速移动目标时存在的误差积累问题,当允许的误差阈值为8个像素点时,准确率达到99.8%;与现场实测数据对比表明,KCF-Hash-Match算法具有较高的跟踪精度,可实现高速列车车轮横向晃动的安全监测。

关键词：高速列车车轮横向晃动核相关滤波哈希算法模板匹配

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高寒动车组-40℃环境下动力学性能

机械工程学报 2019年第4期55卷 148-153页

作者：滕万秀罗仁石怀龙曾京西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031 中车长春轨道客车股份有限公司高速列车系统集成国家工程实验室长春130062

低温环境对高速动车组动力学性能影响显著,需要掌握低温下的车辆参数变化范围,针对-40℃或极低温工况鲜有研究。基于悬挂元件低温特性试验结果,建立高寒动车组非线性动力学仿真模型,并将常温环境下的动力学仿真结果与线路试验结果进行... 详细信息

低温环境对高速动车组动力学性能影响显著,需要掌握低温下的车辆参数变化范围,针对-40℃或极低温工况鲜有研究。基于悬挂元件低温特性试验结果,建立高寒动车组非线性动力学仿真模型,并将常温环境下的动力学仿真结果与线路试验结果进行对比验证;将车辆系统悬挂参数、轮轨匹配、轮轨界面参数考虑为正态随机分布,采用拉丁超立方采样方法组合得到300种计算工况,仿真研究高寒动车组在-40℃低温环境运行时的动力学性能。300 km/h速度条件下,车辆运行稳定性和安全性能满足标准要求,但新镟修车轮在直线运行工况下的横向平稳性较常温环境下差,主要是由于车辆发生了横向低频晃动;低温引起橡胶元件和减振器的刚度和阻尼增大,导致在与车体上心滚摆接近的频率范围内,前后转向架同向蛇行运动的阻尼比降低,引发以车体滚摆为主的横向晃动,因此高寒动车组需要注意预防新镟轮后的车体晃动现象。为低温环境下的高速动车组悬挂参数使用范围和动力学性能设计提供了参考。

关键词：动车组动力学仿真线路试验随机因素极低温环境

山区高速列车车体动态气密性阈值特征的数值模拟研究

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机械工程学报 2020年第12期56卷 196-206页

作者：梅元贵马瑶王雷兰州交通大学甘肃省轨道交通力学应用工程实验室兰州730070 中车长春轨道客车轨道股份有限公司长春130062

由于高速列车通过隧道时产生较大压力波动,传入车内引起司乘人员出现耳感不适等问题,使得列车采用气密性车体技术和压力保护装置技术。气密性车体的应用对高速列车的制造和运营成本产生了较大影响,在满足车内压力舒适性标准前提下合理... 详细信息

由于高速列车通过隧道时产生较大压力波动,传入车内引起司乘人员出现耳感不适等问题,使得列车采用气密性车体技术和压力保护装置技术。气密性车体的应用对高速列车的制造和运营成本产生了较大影响,在满足车内压力舒适性标准前提下合理制定车体气密性指标是上述重要手段之一。针对我国山区高速铁路隧道长度特点,基于我国研制的时速350km标准动车组和国内隧道断面面积特点,在应用一维可压缩不等熵非定常流动模型的广义黎曼变量特征线方法获得大量工况列车通过隧道时的车内外压力波动特征前提下,归纳不同时间间隔标准下的编组长度、速度、隧道长度、时间常数对车内压力变化量的最大值影响规律,将车-隧系统进行耦合分析,提出针对不同时间间隔标准下密封列车车内压力的最不利隧道长度。依据中国、德国、UIC、ERRI不同标准的阈值要求计算列车时间常数,拟合出时间常数阈值随隧道长度增加的变化曲线,总结对比四种不同标准下时间常数阈值的理论数学关系式。

关键词：山区高速铁路高速列车隧道压力波车体气密阈值舒适性标准

超导EDS磁浮列车多级悬挂方案优化与动力学性能

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交通运输工程学报 2023年第6期23卷 168-179页

作者：马卫华李腾飞胡俊雄张赛罗世辉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 中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春130062

研究了超导电动悬浮(EDS)磁浮列车悬浮架的悬挂方案,分析了超导EDS磁浮列车的工作原理和既有悬浮架的悬挂系统技术特征,提出了一种多级悬挂系统优化方案,从理论上推导了多级悬挂车辆的动力学微分方程;基于多体动力学软件SIMPACK与数学工... 详细信息

研究了超导电动悬浮(EDS)磁浮列车悬浮架的悬挂方案,分析了超导EDS磁浮列车的工作原理和既有悬浮架的悬挂系统技术特征,提出了一种多级悬挂系统优化方案,从理论上推导了多级悬挂车辆的动力学微分方程;基于多体动力学软件SIMPACK与数学工具MATLAB/Simulink搭建了超导EDS磁浮列车动力学联合仿真框架,分析了超导EDS系统的磁力特性;将计算得到的电磁力组建成一个查找表,利用SIMPACK分别构建了既有悬挂方案和多级悬挂方案下3车体和4悬浮架的三编组超导EDS磁浮列车机械模型,借助MATLAB/Simulink建立了电磁力查找模型,通过SIMAT模块将查找表与机械动力学模型耦合,并通过联合仿真对比了在轨道随机不平顺条件下不同悬挂方案的超导EDS磁浮列车动力学响应。研究结果表明:与既有方案相比,采用多级悬挂方案时列车悬浮架和车体的振动响应明显减小,二者振动加速度峰值降幅均达到50%以上,车体振动加速度均小于1 m·s^(-2),车体各向平稳性指标基本保持在2.5以下的优秀水平,证明采用多级悬挂方案可以改善列车运行时的动力响应,提高车辆整体的乘坐舒适性。研究工作可为超导EDS磁浮列车的悬浮架方案优化设计和动力学研究提供理论依据和参考。

关键词：车辆工程超导EDS磁浮列车悬浮架多级悬挂联合仿真动力学

400 km·h^(-1)变轨距动车组转向架关键技术综述

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交通运输工程学报 2021年第1期21卷 358-368页

作者：黄志辉胡飞飞李国栋周殿买西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 中车长春轨道客车股份有限公司国家轨道客车系统集成工程技术研究中心吉林长春130062

针对国内400 km·h^(-1)变轨距动车组转向架的研发和设计问题,在借鉴国外成熟变轨距转向架技术的基础上,重点研究了国内高速变轨距动车组转向架的5个关键问题,即牵引电机布置方式、轮对驱动方式、轴箱轴承、变轨机构、基础制动及撒砂装... 详细信息

针对国内400 km·h^(-1)变轨距动车组转向架的研发和设计问题,在借鉴国外成熟变轨距转向架技术的基础上,重点研究了国内高速变轨距动车组转向架的5个关键问题,即牵引电机布置方式、轮对驱动方式、轴箱轴承、变轨机构、基础制动及撒砂装置,对研究中发现的问题提出了相应的解决措施。研究结果表明:电机架悬和体悬都可以给制动盘的安装让出空间,但是电机与所驱动的车轴之间都会产生相对位移,需要采取运动补偿措施;为了满足400 km·h^(-1)变轨距动车组车轴尺寸和转速要求,需研发新型轴箱轴承;变轨机构的存在会使转向架簧下质量增大,所以研制的变轨距转向架应尽量采用轻量化设计;考虑到制动效率和夹钳随动问题对变轨距转向架制动效果的影响,基础制动应优先采用轴盘制动,其次为轮盘制动;动车组转向架尽量不采用撒砂装置,若非用不可,考虑在砂箱和喷砂嘴之间采用软管连接,以适应变轨距时的运动补偿;在对变轨距转向架进行研发的同时,应注意地面变轨设施的广泛使用,使之达到简统化、标准化的要求;变轨距转向架的研制必须考虑不同轨距铁路的限界要求,轨距相差越大,对限界要求也就越高。所研发的动车组整车于西南交通大学滚振试验台上,在施加中国客运专线线路谱激扰的情况下,最高运行速度达到了602 km·h^(-1),并于2020年10月21日成功下线。

关键词：动车组变轨距转向架轴箱轴承地面变轨设施电机悬挂方式限界

体悬电机变轨距转向架动车动力学性能及参数优化

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交通运输工程学报 2021年第5期21卷 125-137页

作者：黄志辉郑志伟徐芳戴晓超西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 中车长春轨道客车股份有限公司国家轨道客车系统集成工程技术研究中心吉林长春130062

建立了一种适用于1 435/1 000 mm轨距变换、电机体悬的高速动车组变轨距转向架动车的动力学模型;重点计算在2种轨距线路上动车采用不同的轮轨匹配关系、不同磨耗状态下的运行稳定性分岔特性,并计算了轨距、轮轨游间对运行稳定性的影响;... 详细信息

建立了一种适用于1 435/1 000 mm轨距变换、电机体悬的高速动车组变轨距转向架动车的动力学模型;重点计算在2种轨距线路上动车采用不同的轮轨匹配关系、不同磨耗状态下的运行稳定性分岔特性,并计算了轨距、轮轨游间对运行稳定性的影响;计算了车辆运行垂向和横向平稳性以及在不同曲线工况条件下车辆的曲线通过性能,结合相关动力学标准对各项动力学性能指标进行了评定,并对造成各项动力学指标差异的原因进行了简要分析;以电机体悬式变轨距转向架动车的12个悬挂参数为因子,以车辆蛇行失稳速度、轮轴横向力、轮轨垂向力、轮重减载率和脱轨系数5个动力学指标为响应,采用最优拉丁超立方设计方法进行试验设计;建立径向基神经网络代理模型,采用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法对动车主要的悬挂参数进行多目标优化。计算结果表明:在设计工况条件下,所设计的高速动车组变轨距转向架动车在2种轨距线路上运行稳定性、平稳性和曲线通过性能均能满足设计要求;在1 000 mm轨距上运行的稳定性优于1 435 mm轨距情况,但运行平稳性和曲线通过性能劣于1 435 mm轨距情况;优化后的悬挂参数可以兼顾车辆的运行稳定性、平稳性和曲线通过性能,使车辆具有更好的动力学性能,在2种轨距线路运行上所有计算性能指标均满足相关标准。

关键词：变轨距转向架体悬稳定性平稳性曲线通过代理模型参数优化

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高速列车轮轨匹配关系改进研究

机械工程学报 2018年第4期54卷 93-100页

作者：李国栋曾京池茂儒宋春元干锋西南交通大学牵引动力国家重点实验室中车长春轨道客车股份有限公司

针对某型动车组运营过程中出现的转向架蛇行失稳报警和车体低频晃动等问题,结合S1002CN型车轮踏面与实测钢轨打磨前和打磨后轨面的轮轨接触特征,将车轮踏面接触区分为踏面喉根圆接触区、常工作区和踏面端部接触区三部分,并对其外形进行... 详细信息

针对某型动车组运营过程中出现的转向架蛇行失稳报警和车体低频晃动等问题,结合S1002CN型车轮踏面与实测钢轨打磨前和打磨后轨面的轮轨接触特征,将车轮踏面接触区分为踏面喉根圆接触区、常工作区和踏面端部接触区三部分,并对其外形进行改进设计（称为LMB10型车轮踏面）。改进的LMB10型车轮踏面保持工作区的轮轨接触关系,减小轮缘厚度并平缓轮缘根部,降低了由于高等效锥度带来的转向架蛇行失稳报警风险;同时增大踏面端部斜率,降低了由于低等效锥度带来的车体低频晃动风险。仿真分析和线路试验结果表明,改进的LMB10型车轮踏面与标准CH60型轨面匹配的等效锥度降低至0.105,增大了轮轨间隙,与打磨前后轨面匹配适应性增强,改善了车辆的蛇行运动稳定性、运行平稳性和曲线通过性能。在线路运营考核中,改进的LMB10型车轮踏面镟轮周期最长达39万公里,在整个运行过程中始终具有良好的动力学性能。

关键词：车轮踏面设计轮轨接触关系等效锥度车辆稳定性

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出口美国地铁车辆系统振动传递特性分析

大连交通大学学报 2024年第4期45卷 60-63页

作者：刘春艳廉帅中车长春轨道客车股份有限公司、国家轨道客车工程研究中心轨道交通车辆系统集成实验室吉林长春130062

采用理论分析和数值分析相结合的方法,对出口美国地铁车辆转向架与车体之间的传递率进行了分析。在产品方案设计阶段,采用理论分析得出的传递率为0.04,验证了方案的合理性;在产品详细设计阶段,创建详细的数值模型,考虑系统的阻尼等信息... 详细信息

采用理论分析和数值分析相结合的方法,对出口美国地铁车辆转向架与车体之间的传递率进行了分析。在产品方案设计阶段,采用理论分析得出的传递率为0.04,验证了方案的合理性;在产品详细设计阶段,创建详细的数值模型,考虑系统的阻尼等信息得出的传递率为0.03,两种方法得出的传递率均远小于1;采用动力学模型在真实的轨道激励下运行,车辆的舒适度等级良好,有效地控制了车辆不同系统振动传递特性,保证了车辆运行舒适度,为产品研发提供了有力的理论依据。

关键词：车体系统传递率多体动力学舒适度