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桥梁截面形式对列车横风气动特性的影响

五邑大学学报(自然科学版) 2025年第1期39卷 46-54页

作者：赵延佳李志伟黄莎郑晨曾广志五邑大学轨道交通学院广东江门529020 江门市轨道交通智能运维与应急管理重点实验室广东江门529020 香港理工大学土木及环境工程系中国香港九龙999077

高速铁路线路建设中桥线比例高、断面形式多,在环境风条件下,不同桥梁形式断面与高速列车结构耦合对车辆周围气流流动影响显著,甚至影响列车行车安全.本文采用数值模拟方法求解三维N-S方程,对工程中常用的6种高速铁路桥梁形式下的列车... 详细信息

高速铁路线路建设中桥线比例高、断面形式多,在环境风条件下,不同桥梁形式断面与高速列车结构耦合对车辆周围气流流动影响显著,甚至影响列车行车安全.本文采用数值模拟方法求解三维N-S方程,对工程中常用的6种高速铁路桥梁形式下的列车横风气动特性进行仿真.计算结果表明,列车在穿过横风风速为40 m/s的风场时,综合上下线工况,桥梁U-B和R-B对列车的倾覆力矩系数影响较小,而桥梁CW-B和CS-B对列车的倾覆力矩系数影响较大;同一桥梁上运行时,上行线的气动力系数大于下行线的,当横风风速为40 m/s、列车在6种桥梁运行时,上下行线之间其平均横向力系数、升力系数和倾覆力矩系数分别相差56.9%、17.0%和14.2%;同一横风风速下,桥梁的几何形状会直接影响列车的迎风面风压,对列车运行安全性有着较大影响,同时桥梁的高度也会影响列车的气动载荷.

关键词：铁路桥梁截面高速列车横风气动特性数值模拟

不同温度和湿度下激光熔覆304L不锈钢局部修复车轮的摩擦磨损性能

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机械工程材料 2025年第1期49卷 89-96页

作者：叶榕伟王欣纪邹港徐逸勋何成刚李尚桂刘吉华五邑大学机械与自动化工程学院江门529020 五邑大学轨道交通学院江门529020 五邑大学江门市轨道交通智能运维与应急管理重点实验室江门529020

采用激光熔覆304不锈钢对CL60钢车轮试样进行局部修复,研究了不同温度和相对湿度条件(25℃,60%;50℃,60%;50℃,90%)下修复车轮试样的摩擦磨损性能。结果表明:温度越高,稳定摩擦因数越小,在温度50℃下相对湿度对稳定摩擦因数几乎无影响;... 详细信息

采用激光熔覆304不锈钢对CL60钢车轮试样进行局部修复,研究了不同温度和相对湿度条件(25℃,60%;50℃,60%;50℃,90%)下修复车轮试样的摩擦磨损性能。结果表明:温度越高,稳定摩擦因数越小,在温度50℃下相对湿度对稳定摩擦因数几乎无影响;温度越高或相对湿度越小,局部修复车轮的磨损质量损失和裂纹长度角度越大,耐磨性能越差。在温度25℃、相对湿度60%条件下,车轮表面熔覆层与基体结合区靠近基体一侧存在大块材料剥落和小角度多层裂纹,裂纹向材料内部扩展,损伤较严重;相对湿度保持60%不变、温度提高至50℃,熔覆层损伤程度减轻,结合区出现明显的分界线且无明显裂纹;温度升高至50℃、相对湿度增加至90%,熔覆层内无明显损伤,结合区有少量剥落坑,依然存在明显分界。

关键词：车轮 U75钢轨激光熔覆修复温度湿度磨损性能

基于Citespace的城市轨道交通安全研究热点与前沿可视化分析

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交通与运输 2025年第1期41卷 82-87页

作者：杨超朱硕董文韬同济大学城市交通研究院上海201804 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804

利用Citespace软件及计量统计方法对城市轨道交通安全相关中文核心文献构建知识图谱,分析城市轨道交通安全研究热点与前沿趋势。结果表明:城市轨道交通安全领域发文量呈现先快速上升后回落平稳的态势;研究关联性、延续性强;其研究关联... 详细信息

利用Citespace软件及计量统计方法对城市轨道交通安全相关中文核心文献构建知识图谱,分析城市轨道交通安全研究热点与前沿趋势。结果表明:城市轨道交通安全领域发文量呈现先快速上升后回落平稳的态势;研究关联性、延续性强;其研究关联性、延续性强,研究热点始终围绕运营管理与工程施工安全及其关键技术开展,研究方向随时间发展呈更加多样、细致;但与人工智能、大数据等新技术耦合动能仍不足,在智慧运维、智能建造安全等新兴领域尚有很大研究潜能。基于研究结果,在产学研合作机制建设、多源数据融合、新质生产力应用及智能化安全系统方面为未来研究提出相关展望。

关键词：城市轨道交通安全 CiteSpace软件计量统计可视化知识图谱

基于仿生鲨鱼鳍结构的高速磁悬浮列车气动减阻研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第10期55卷 4007-4019页

作者：李志伟吴京龙黄莎曾广志公维斯五邑大学轨道交通学院广东江门529020 五邑大学轨道交通智能运维与应急管理重点实验室广东江门529020 香港理工大学土木及环境工程学系中国香港999077 中车山东机车车辆有限公司山东济南250022

随着列车运行速度不断提升,气动阻力急剧增大,引发高能耗,不利于轨道交通节能。本文基于仿生学思想,提出一种安装于磁浮列车尾部的仿生鲨鱼鳍减阻结构,并采用三维Realizable k-ε两方程湍流模型,对安装鲨鱼鳍结构前后的高速磁悬浮列车... 详细信息

随着列车运行速度不断提升,气动阻力急剧增大,引发高能耗,不利于轨道交通节能。本文基于仿生学思想,提出一种安装于磁浮列车尾部的仿生鲨鱼鳍减阻结构,并采用三维Realizable k-ε两方程湍流模型,对安装鲨鱼鳍结构前后的高速磁悬浮列车周围流场及尾流特性进行数值模拟,分析鲨鱼鳍结构参数对列车尾流及气动阻力的影响。研究结果表明:鱼鳍结构使列车尾流向车辆纵向对称中心汇聚,从而起到了减速、增压的效果;不同鱼鳍结构参数对列车头车和中间车的气动阻力影响很小,但对尾车的气动阻力影响明显,且主要影响尾车压差阻力;当在鱼鳍高度较小时改变鱼鳍前角,或在鱼鳍前角较小时改变鱼鳍高度,尾车气动阻力受到的影响更为显著,即尾车气动阻力随鱼鳍高度的增加和前角的增大均呈现平缓下降趋势。当仿生鱼鳍高度为300 mm、前角为60°时,气动减阻效果最佳,尾车减阻率达10.2%,整车减阻率达4.3%。研究成果可为更高速列车的气动减阻降耗提供技术参考。

关键词：磁悬浮列车气动减阻仿生鲨鱼鳍尾流数值仿真

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侧风环境下悬挂式轨道列车气动特性研究

五邑大学学报（自然科学版） 2024年第1期38卷 36-44页

作者：高宏波李志伟黄莎五邑大学轨道交通学院广东江门529020 江门市五邑大学轨道交通智能运维与应急管理重点实验室广东江门529020

为了研究侧风对悬挂式轨道列车运行安全的影响,本文以时速80 km/h运行的某型悬挂式轨道列车为研究对象,采用三维、粘性、不可压缩N-S方程以及标准双方程k-ε湍流模型进行数值仿真,探究在20 m/s、30 m/s、40 m/s风速下不同风向角的悬挂... 详细信息

为了研究侧风对悬挂式轨道列车运行安全的影响,本文以时速80 km/h运行的某型悬挂式轨道列车为研究对象,采用三维、粘性、不可压缩N-S方程以及标准双方程k-ε湍流模型进行数值仿真,探究在20 m/s、30 m/s、40 m/s风速下不同风向角的悬挂式轨道列车周围流场和气动载荷特性.研究结果表明,随着风速的增大,列车的升力、侧向力、侧滚力矩绝对值均逐渐增大;随着侧风风向角的增大,列车的表面压力系数、升力、侧向力、侧滚力矩均呈现先增后减小的趋势;头车、中间车、尾车气动载荷出现峰值的风向角略有不同;倾覆力矩主要由侧向力主导受升力影响不大;编组中头车最容易在强风中发生较大横向位移,引发车体晃动.本文研究结果可为悬挂式轨道列车的安全运行提供理论支持.

关键词：悬挂式列车侧风气动特性数值模拟

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机器视觉在钢轨表面病害检测应用研究综述

高速铁路新材料 2024年第1期3卷 7-13页

作者：何成刚张坤雄俞茹昕王欣纪徐逸勋刘吉华五邑大学轨道交通学院广东江门529020 江门市五邑大学轨道交通智能运维与应急管理重点实验室广东江门529020

繁忙的铁路运输会导致钢轨表面病害的出现,及时对钢轨表面进行检测能有效确保铁路的安全运行。首先介绍了钢轨表面病害的产生原因以及病害类型;其次分析了自动检测技术中机器视觉检测法的实现系统以及该方法的优势和面临的困境;再次从... 详细信息

繁忙的铁路运输会导致钢轨表面病害的出现,及时对钢轨表面进行检测能有效确保铁路的安全运行。首先介绍了钢轨表面病害的产生原因以及病害类型;其次分析了自动检测技术中机器视觉检测法的实现系统以及该方法的优势和面临的困境;再次从轨道背景、病害分割提取以及病害分类评估3个方面归纳了现如今主流的钢轨表面病害识别处理方案,即传统图像方法和机器学习方法。传统方法从纹理、图像语义2个方面进行特征提取和病害识别的算法设计,实现了对病害的识别、提取和预警,通过优化算法来克服环境因素带来的干扰,提高鲁棒性。近年来研究趋向于将传统方法与机器学习方法相结合,通过深度学习模型自动学习特征,弥补传统方法的不足,发挥机器学习方法在自适应性和泛化能力方面的优势,以实现更高的性能和应用广泛性。2种方法在特征设计方式、数据驱动与人工设计差异以及适应性和通用性3个方面各有优缺点。最后,提出视觉检测技术未来的发展方向应主要集中于提高算法的兼容性和多数据融合能力方面。

关键词：钢轨表面病害检测机器视觉深度学习

针对高速车辆线性稳定性的等效锥度运用限值确定方法

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中国铁道科学 2024年第5期45卷 168-178页

作者：孙建锋郝光池茂儒施继忠浙江师范大学浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室浙江金华321004 浙江师范大学工学院浙江金华321004 中国国家铁路集团有限公司工程管理中心北京100844 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

为制定合理的轮轨匹配等效锥度运用范围,避免高速车辆出现蛇行失稳现象,提出一种基于模态分析的轮轨匹配等效锥度合理运用限值确定方法。首先,基于车辆系统动力学理论,建立包含21个自由度的高速车辆系统横向动力学模型;其次,采用模态分... 详细信息

为制定合理的轮轨匹配等效锥度运用范围,避免高速车辆出现蛇行失稳现象,提出一种基于模态分析的轮轨匹配等效锥度合理运用限值确定方法。首先,基于车辆系统动力学理论,建立包含21个自由度的高速车辆系统横向动力学模型;其次,采用模态分析计算车辆系统模态参数(模态频率、阻尼比和振型),并提出基于最小模态距离的蛇行频率连续跟踪算法;然后,利用车辆系统模态最小阻尼比判断模态振型,对轮轨匹配等效锥度和速度进行协同变参计算,确定等效锥度运用限值;最后,从模态视角研究车体蛇行失稳的发生机制。结果表明:在广域轮轨匹配关系下,转向架蛇行失稳和车体蛇行失稳区域均具有清晰的边界,且二者不邻接;对于车体蛇行失稳而言,频率耦合不是唯一决定因素,频率耦合速度也是决定因素之一,当频率耦合发生在较高速度下时易发生车体蛇行失稳。采用该方法,确定所构建的高速车辆模型在350 km·h^(-1)车速下的等效锥度运用限值为0.07~0.41。

关键词：蛇行稳定性高速车辆等效锥度运用限值模态分析机理分析

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一种变刚度柔性机械手的设计及其性能测试

人工智能与机器人研究 2024年第3期13卷 515-525页

作者：林群煦张立炜黄祖成王卫军王建刘成沛五邑大学轨道交通学院广东江门江门市五邑大学轨道交通智能运维与应急管理重点实验室广东江门广州先进技术研究所机器人与智能装备中心广东广州

随着人机协作领域的快速发展,对机械手的性能要求越来越高。本研究针对机械手在抓取不同形状物体时对承载力和通用性的高要求,设计了一种基于鳍条效应原理的变刚度柔性机械手。该机械手融合了欠驱动技术和柔性材料的优点,展现出卓越的... 详细信息

随着人机协作领域的快速发展,对机械手的性能要求越来越高。本研究针对机械手在抓取不同形状物体时对承载力和通用性的高要求,设计了一种基于鳍条效应原理的变刚度柔性机械手。该机械手融合了欠驱动技术和柔性材料的优点,展现出卓越的被动柔顺性,并通过变刚度结构设计,显著提升了其承载能力。研究中提出了一种新的变刚度手指设计方案,通过外骨骼集成的概念,实现了机械手的双模态操作能力:低刚度模式下轻柔抓取易损物品,高刚度模式下牢固握持重物。通过ABAQUS仿真和实验测试,验证了变刚度机构对机械手性能的提升效果,结果表明,开启变刚度机构后,机械手的承载能力最高提升了近9.89倍,同时保持了良好的柔顺性。本研究为柔性机械手技术的发展提供了新的解决方案,并为未来的应用提供了广阔的前景。With the rapid development of the field of human-robot collaboration, the performance requirements for robotic arms are increasingly high. This study addresses the high demands for carrying capacity and versatility when the robotic arm grasps objects of different shapes, and has designed a variable stiffness flexible robotic arm based on the fin ray effect principle. The robotic arm integrates the advantages of under actuated technology and flexible materials, demonstrating excellent passive compliance, and significantly enhances its carrying capacity through the design of a variable stiffness structure. A new variable stiffness finger design scheme was proposed in the study, which, by integrating the concept of an exoskeleton, realizes the dual-mode operation capability of the robotic arm: gently grasping fragile objects in low stiffness mode and firmly holding heavy objects in high stiffness mode. ABAQUS simulation and experimental testing were used to verify the performance enhancement effect of the variable stiffness mechanism, and the results showed that after the variable stiffness mechanism was activated, the maximum carrying capacity of the robotic arm was increased by nearly 9.89 times, while maintaining good compliance. This study provides a new solution for the development of flexible robotic arm technology and offers a broad prospect for future applications.

关键词：柔性机械手鳍条效应变刚度结构 ABAQUS仿真承载力测试

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基于工业互联网的制造与服务融合技术

中国科学：技术科学 2022年第1期52卷 104-122页

作者：张卫石涌江唐任仲顾新建田景红浙江师范大学浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室金华321004 剑桥大学工程系制造研究院剑桥CB30FS英国浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027

制造与服务融合是智能制造的重要内容之一,服务要素渗透到制造各个环节中形成了生产性服务与制造服务化.本文从工业互联网的商业视角、使用视角、功能视角、实现视角建立了制造与服务融合中虚拟逻辑与实体活动交互的技术体系,针对商业... 详细信息

制造与服务融合是智能制造的重要内容之一,服务要素渗透到制造各个环节中形成了生产性服务与制造服务化.本文从工业互联网的商业视角、使用视角、功能视角、实现视角建立了制造与服务融合中虚拟逻辑与实体活动交互的技术体系,针对商业视角下的制造与服务融合价值链,提出了生态位驱动的制造与服务横向价值链融合方法;针对使用视角下的制造与服务融合产业链,提出了供应链驱动的制造与服务纵向产业链融合方法;针对功能视角下的制造与服务融合模块化,提出了大数据驱动的制造与服务融合模块化方法;针对实现视角下的制造与服务融合管理平台,提出了物联网驱动的制造与服务融合管理平台方法.本文构建的制造与服务融合技术体系,深化了工业互联网在制造业与服务业中的应用,为数字经济中制造服务产业的技术创新奠定基础.

关键词：工业互联网制造与服务横向价值链融合制造与服务纵向产业链融合制造与服务融合模块化制造与服务融合管理平台