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面向列车司机室前窗区域流场的送风策略研究

铁道科学与工程学报 2024年

作者：高俊帅于德壮张玉琼高广军伍钒中车大连机车车辆有限公司中南大学交通运输工程学院

寒冷环境下高速列车司机室前窗结霜会导致驾驶员视野不佳，而司机室前窗内表面的流场则是表征前窗除霜性能的重要指标。本研究旨在优化高速列车司机室的送风策略，增大前窗内表面的风速及高风速区覆盖率。基于实车试验结果，建立了高速... 详细信息

寒冷环境下高速列车司机室前窗结霜会导致驾驶员视野不佳，而司机室前窗内表面的流场则是表征前窗除霜性能的重要指标。本研究旨在优化高速列车司机室的送风策略，增大前窗内表面的风速及高风速区覆盖率。基于实车试验结果，建立了高速列车司机室内流场的数值仿真模型，在满足司机室内热舒适性的前提下，通过改进送风风道结构，分析了前窗左右两侧出风口送风量、主/副驾驶员前窗视野区表面风速覆盖率以及表面平均温度变化。研究结果表明：优化方案1通过将前窗送风通道直径从60 mm扩大至106 mm，提高了前窗出风口流量，将更多热气流输送至前窗表面，前窗左右送风通道的流量分别为原始方案的3.57倍和3.56倍，与此同时，主/副驾驶员前窗视野区域的平均温度上升了1.03%和1.20%。此外，在优化方案1的基础上，优化方案2通过增加前窗出风口长度和缩短出风口宽度，进一步提高了前窗出风口流速与气流分布的均匀性，相比于原方案，主/副驾驶员前窗视野区流速大于1.5 m·s-1区域的占比分别从21.16%和21.69%上升至82.48%和80.84%，前窗表面的温度分布也更加均匀，主/副驾驶员前窗视野区域的温度变异系数分别由12.63%和20.68%降至7.70%和7.21%。此外，三种送风方案下，司机头部附近0.05 m范围内的平均流速大小低于0.3 m·s-1，舒适区内的平均流速均处于允许风速范围内(0.025～0.4 m·s-1)，司机舒适区风速满足标准要求。本研究提出的送风策略大幅提升了高速列车司机室前窗内表面的高风速区覆盖率，为探索前窗表面除霜提供了具有参考性的数据结果。

关键词：列车司机室前窗数值模拟送风优化除霜

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基于AHP-熵值法的列车乘坐舒适性研究

石家庄铁道大学学报（自然科学版） 2024年第3期37卷 106-112页

作者：周凯硕郭瑞军大连交通大学交通运输工程学院辽宁大连116028

乘坐列车出行是人们不可或缺的一种出行方式,其乘坐舒适性因人的感受不同而有很大的差异.为科学、合理地评价列车整体乘坐舒适性,将列车乘坐舒适性影响因素中的定性问题结合统计学理论进行综合定量评价与分析,从候车室、站台与车厢3个... 详细信息

乘坐列车出行是人们不可或缺的一种出行方式,其乘坐舒适性因人的感受不同而有很大的差异.为科学、合理地评价列车整体乘坐舒适性,将列车乘坐舒适性影响因素中的定性问题结合统计学理论进行综合定量评价与分析,从候车室、站台与车厢3个场景出发,结合因子分析法,构建列车整体乘坐舒适性评价指标体系.基于问卷调查结果,采用AHP-熵值法计算并分析各指标的综合权重,解决了单一方法定权易造成计算结果偏倚的问题.分析结果表明,设施、噪声以及空间是影响列车候车室及站台乘坐舒适性水平的显著因素,温湿度是影响列车车厢内乘坐舒适性水平的重要因素.基于模型分析结果,针对不同的场景,指明了改进方向并提出了优化建议.

关键词：舒适性评价指标体系因子分析法 AHP-熵值法-

基于交叉迭代法的车辆-轨道非线性空间耦合振动模型及算法改进

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中国铁道科学 2024年第4期45卷 120-132页

作者：雷晓燕王伟罗锟王海华东交通大学交通运输工程学院江西南昌330013 江西现代职业技术学院建筑工程学院江西南昌330095 广州地铁设计研究院股份有限公司交通规划分院广东广州510010

针对车辆-轨道非线性空间耦合系统动力学分析计算量大、计算耗时长及计算精度难以保证的问题,对车辆-轨道非线性空间耦合振动模型和交叉迭代法进行改进。运用有限元法分别建立车辆和轨道空间子系统动力学模型,在基于“迹线法”构建轮轨... 详细信息

针对车辆-轨道非线性空间耦合系统动力学分析计算量大、计算耗时长及计算精度难以保证的问题,对车辆-轨道非线性空间耦合振动模型和交叉迭代法进行改进。运用有限元法分别建立车辆和轨道空间子系统动力学模型,在基于“迹线法”构建轮轨接触几何关系的基础上,提出“投影对点作差法”搜索轮轨空间接触点位置,并引入轮轨准弹性接触对其进行修正,精细化轮轨接触关系;结合车辆-轨道非线性空间耦合系统特点,改进基于Newmark数值积分的交叉迭代求解系统动力学方程的算法,并给出完整的数值计算步骤。通过与相关文献进行对比,验证改进模型和算法的有效性。结果表明:改进模型的分析精度更高,搜索轮轨空间接触点位置的速度更快;改进算法的计算过程更完善,步骤更清晰;改进的模型和算法在提高计算精度的同时,仍然具有较快的计算效率,且使数值编程更易实现,方便工程应用。

关键词：车辆系统轨道系统非线性空间耦合交叉迭代轮轨接触迹线法

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高海拔下内燃机车车顶热流输运特性研究

铁道科学与工程学报 2024年第9期21卷 3732-3742页

作者：于德壮刘慧颖周丹项盼高广军中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 中车大连机车车辆有限公司辽宁大连116021 辽宁轻工职业学院辽宁大连116100

内燃机车车顶排放的高温浮射流会对列车外流场分布和下游设备的散热性能产生影响,研究高温浮射流对车体周围气动特性的影响有助于评估下游设备的散热环境状况。采用三维、非定常、可压缩雷诺时均Navier-Stokes方法的Realizable k-ε两... 详细信息

内燃机车车顶排放的高温浮射流会对列车外流场分布和下游设备的散热性能产生影响,研究高温浮射流对车体周围气动特性的影响有助于评估下游设备的散热环境状况。采用三维、非定常、可压缩雷诺时均Navier-Stokes方法的Realizable k-ε两方程湍流模型,对5节编组高速列车进行数值仿真模拟计算,并与实车试验结果进行对比验证。此外,还分析了不同海拔高度、列车运行速度下的高温浮射流扩散效应。结果表明:随着海拔高度升高,大气密度减小,柴油机排放的高温气体所受的惯性力加强,气流向上运动趋势增加,列车表面最高温度降低。当运行环境的海拔高度由3000 m上升至5000 m时,内燃机车车顶最高温度由117℃下降到86℃。而列车运行速度加快致使柴油机释放的高温气流更贴近列车表面,导致车顶表面最高温度上升。当列车以80 km/h运行在3000 m海拔高度时,列车车顶最高温度为81℃,列车运行速度提高到160 km/h时,最高温度为143℃。研究阐明了高海拔、低气压、低密度的环境中,内燃动力车驱动列车以不同运行速度在明线运行时,柴油机出风口产生的高温气流对列车外流场气动特性的影响机制。

关键词：内燃机车高海拔低气压高温浮射流数值仿真

高速铁路捎带模式下公铁联运适用范围及其影响因素特征分析

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铁道运输与经济 2024年第3期46卷 90-98页

作者：靳志宏薛涵胡协梅岳明磊徐奇大连海事大学交通运输工程学院辽宁大连116026 葫芦岛市交通运输局葫芦岛市交通运输保障中心辽宁葫芦岛125000 比亚迪汽车工业有限公司乘用车采购中心广东深圳518118 中国船舶集团渤海造船有限公司物资管理部辽宁葫芦岛125000 广西智慧交通重点实验室广西桂林541004 桂林电子科技大学南宁研究院广西南宁530000

高铁快运作为一种新型运输模式,可有效减少公路运输造成的环境污染,在促进高附加值、小批量货物运输的可持续发展方面具有重要意义。利用高速铁路富余能力组织快件“捎带运输”有着巨大发展空间,如何发挥公铁联运优势并优化高铁快运模... 详细信息

高铁快运作为一种新型运输模式,可有效减少公路运输造成的环境污染,在促进高附加值、小批量货物运输的可持续发展方面具有重要意义。利用高速铁路富余能力组织快件“捎带运输”有着巨大发展空间,如何发挥公铁联运优势并优化高铁快运模式决策成为亟待解决的关键问题。据此,以运输成本最小化为目标,建立高速铁路捎带下公铁联运和公路运输2种模式的成本分析模型,并进一步分析模式选择的适用范围。以哈大高速铁路为例,分析2种运输模式的成本与影响因素特征,将不同站点环境下货车晚点到站对模式选择影响的风险等级进行划分,可为快递运输公司快件集疏运模式选择提供决策参考。

关键词：交通运输工程高速铁路捎带运输公铁联运影响因素特征风险等级划分

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120阀及试验台的计算机模拟

铁道学报 2000年第1期22卷 31-35页

作者：魏伟大连铁道学院交通运输工程分院辽宁大连116028

建立了１２０阀和试验台计算机模拟模型，预测了１２０阀在试验台上的试验过程，证明该模型能很好地模拟１２０阀在试验台上的试验过程。参数变化预测表明：试验台的副风缸（制动缸）容积相同、数目不同时，试验指标变化小于５．８％... 详细信息

建立了１２０阀和试验台计算机模拟模型，预测了１２０阀在试验台上的试验过程，证明该模型能很好地模拟１２０阀在试验台上的试验过程。参数变化预测表明：试验台的副风缸（制动缸）容积相同、数目不同时，试验指标变化小于５．８％，列车管风缸串并联对试验指标影响小于６．８％。该模型为试验台设计提供了理论依据，为分配阀及试验台设计提供了有力的分析工具。

关键词：制动分配阀试验台模拟车辆铁路 120阀

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钝头型市域列车尾流吸气主动控制减阻研究

铁道科学与工程学报 2024年

作者：杨帆杜俊涛杨明智唐银瑜中车大连机车车辆有限公司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中车青岛四方机车车辆股份有限公司

为探究钝头外形的市域列车运行时尾部吸气控制对列车气动阻力的影响，缓解列车因提速造成的阻力增加问题，采用Realizable k-ε两方程模型的DDES数值仿真方法开展研究，通过风洞试验验证数值模拟方法后，以数值仿真得到的速度场、压力... 详细信息

为探究钝头外形的市域列车运行时尾部吸气控制对列车气动阻力的影响，缓解列车因提速造成的阻力增加问题，采用Realizable k-ε两方程模型的DDES数值仿真方法开展研究，通过风洞试验验证数值模拟方法后，以数值仿真得到的速度场、压力场及各节车的气动阻力分布及组成，分析吸气控制对钝头型市域尾车气动减阻的影响原因。研究结果表明：钝头型市域列车的尾车流线型表面由负压强主导，因此压差阻力占比较大，并且空气绕该部位流动时形成了两个比较明显且对称的流动分离泡，导致了尾车阻力系数尤其是压差阻力系数急剧增大，使得尾车压差阻力比重最大，占整车阻力的36.71%；在列车尾部进行吸气控制能提升列车尾部中心区的压力，使得尾车的压差阻力显著减小，进而实现整车减阻；在不同吸气方案下，尾车减阻率随着吸气面的增加而增加，当设置的所有吸气面工作时，对尾车的气动减阻率最高可达21.6%；列车离吸气面越远的部位减阻效果越不明显，位于尾部吸气控制上游较远的头车最大减阻率仅为1%，而中间车的减阻率为4%；随着吸气速度从0.2U提升至0.6U，尾车减阻率从17.9%提升至21.6%，整车减阻率从8.3%提升至10.3%，尾车流线型区域后方的正压区也越接近尾车流线型表面。研究结果为钝头型市域列车主动控制的气动减阻提供参考。

关键词：市域列车气动减阻尾部吸气流动控制数值仿真

声强理论在高速铁道车辆噪声测试与分析中的应用

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铁道学报 2003年第6期25卷 45-48页

作者：刘岩张晓排大连铁道学院交通运输工程系辽宁大连116028

运用声强理论知识,根据对国外高速铁道车辆进行的运行噪声测试和分析,确定了在不同工况、不同运行速度、不同测试位置时的高速铁道车辆车内噪声分布规律,对我国进行高速铁道车辆防噪降噪设计有较高的参考价值。

关键词：铁道车辆高速噪声测试

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列车空气制动系统数值仿真

铁道学报 2003年第1期25卷 38-42页

作者：魏伟李文辉大连铁道学院交通运输工程系辽宁大连116028

根据气体流动理论和120阀原理建立了列车空气制动系统仿真模型,介绍了机车自动制动机和车辆120阀模型的组成,各种功能的实现方法。给出了各种编组长度和各种减压量的制动缓解和紧急制动仿真结果,并与实验结果进行了对照,结果表明,该程... 详细信息

根据气体流动理论和120阀原理建立了列车空气制动系统仿真模型,介绍了机车自动制动机和车辆120阀模型的组成,各种功能的实现方法。给出了各种编组长度和各种减压量的制动缓解和紧急制动仿真结果,并与实验结果进行了对照,结果表明,该程序系统能很好地仿真列车制动系统性能。该系统可以用于分析制动过程,为制动系统的设计和改进提供了有力的分析工具。

关键词：制动列车空气流动车辆分配阀