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季冻区无砟轨道损伤变形及其对车轨动力响应的影响研究

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铁道科学与工程学报 2024年第5期21卷 1828-1842页

作者：马理超吴少培王健壹李得洋王剑锋李国芳兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070 包头铁道职业技术学院铁道机车车辆系内蒙古包头014060

为探究季冻区无砟轨道损伤变形对行车安全性和轨道服役性能的影响规律,以我国季冻区典型无砟轨道结构为研究对象,基于有限元方法和混凝土塑性损伤本构理论,建立考虑结构配筋的CRTS III型板式无砟轨道精细化非线性分析模型,研究路基冻胀... 详细信息

为探究季冻区无砟轨道损伤变形对行车安全性和轨道服役性能的影响规律,以我国季冻区典型无砟轨道结构为研究对象,基于有限元方法和混凝土塑性损伤本构理论,建立考虑结构配筋的CRTS III型板式无砟轨道精细化非线性分析模型,研究路基冻胀作用下轨道结构的变形和损伤规律;结合多体动力学方法,建立高速车辆-轨道-路基耦合系统动力学模型,分析路基冻胀变形作用下高速铁路车-线-路基耦合系统动力响应。结果表明:冻胀位置对轨道结构伤损变形和离缝的产生和发展影响显著;当冻胀发生在底座板凹槽中间位置时,离缝值最大,当冻胀发生在底座板凹槽位置时,钢轨位移最大;当冻胀发生在底座板伸缩缝位置时,底座板最早产生宏观裂纹;轨道结构的变形损伤和层间离缝随着冻胀幅值增加、冻胀波长减小而增加;底座板相较于其他轨道结构更容易产生损伤,建议将底座板底面波脚产生裂纹的冻胀量作为控制标准;路基不均匀冻胀会加剧轮轨动态相互作用,进而对行车安全性和轨道服役性能产生不良影响;高速铁路的轮轨垂向动力响应随着路基冻胀幅值的增加而增大;20 m冻胀波长以下的冻胀变形及其幅值增大对车轨动力响应影响尤为严重,应予以重视。研究结论以期为季冻区高速铁路路基段基础结构动态性能演变及服役安全提供理论基础和工程指导。

关键词：高速铁路无砟轨道塑性损伤冻胀变形轮轨关系耦合振动

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一种散热器的性能衰减实验研究

工程热物理学报 2024年第4期45卷 1162-1168页

作者：纳鑫郭鈺乾侯博卢鑫王良璧兰州交通大学机电工程学院兰州730070 铁道车辆热工教育部重点实验室(兰州交通大学) 兰州730070

内燃机车散热器是内燃机车冷却系统的核心组成部分,随着运行里程增加,翅片表面表面积灰,散热器管内沉积污垢,或由于腐蚀冲蚀等,部分管子破损后堵管。如此一系列的累计作用,导致散热热阻增大,空气侧、水侧流动阻力增加,严重降低散热器的... 详细信息

内燃机车散热器是内燃机车冷却系统的核心组成部分,随着运行里程增加,翅片表面表面积灰,散热器管内沉积污垢,或由于腐蚀冲蚀等,部分管子破损后堵管。如此一系列的累计作用,导致散热热阻增大,空气侧、水侧流动阻力增加,严重降低散热器的性能,最终不能满足内燃机车柴油机的工作要求。为了给运用管理部门提供做出多长时间大修或更换散热器决策依据,需要散热器性能衰减规律。为此,论文通过对运行里程达到90、180万公里HXN5型内燃机车上拆检的散热器进行传热性能实验,获得该部件经90、180万公里后的实际性能状态。在额定运行工况(额定水流量及空气质量流速为10.3 kg·m^(-2)·s^(-1)时),相较于全新HXN5型内燃机车散热器,运行90万公里后主散热器传热系数下降了22.96%,运行180万公里后主散热器传热系数下降27.93%。另外,根据不同堵管率的实验结果表明堵管为散热器性能衰减的次要因素,主要因素是翅片表面及管内壁的污垢热阻。

关键词： HXN5型内燃机车散热器实验研究传热性能

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秦沈客运专线是我国第一条高速铁路

机车电传动 2024年第1期 177-179页

作者：华茂崐铁道部

2022年,我国高铁营运里程突破4.2万km,遥遥领先于其他国家。我国已经成为高铁技术集成能力最强、运营里程最长、运营速度最快的国家。我国高铁不但为我国各族人民所赞叹,还向世界展示了响当当的中国名片。人们不禁要问,我国高铁是如何...

2022年,我国高铁营运里程突破4.2万km,遥遥领先于其他国家。我国已经成为高铁技术集成能力最强、运营里程最长、运营速度最快的国家。我国高铁不但为我国各族人民所赞叹,还向世界展示了响当当的中国名片。人们不禁要问,我国高铁是如何起步的?哪一条铁路是中国的第一条高速铁路?静静地回想一下我国高铁走过的建设历程,我认为应该是秦沈客运专线。秦沈客运专线设计速度为200 km/h,线下预留250 km/h的条件,其中在66.8 km地形较为平坦、地质条件较好线路段,按300 km/h的速度建设综合试验段,

关键词：

时变载荷作用下饱和黏土地基的流变固结特性研究

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力学学报 2024年第3期56卷 682-690页

作者：王立安余云燕孙建忠陈辉兰州交通大学铁道技术学院兰州730070 兰州交通大学土木工程学院兰州730070

基于Biot多孔介质理论,利用分数阶Kelvin模型描述土骨架流变效应,引入斜坡、三角形和梯形载荷的时空域解析函数,构建时变载荷作用下饱和黏土地基的三维轴对称固结模型.采用Hankel–Laplace联合变换和张量运算推导控制方程的变换域解析解... 详细信息

基于Biot多孔介质理论,利用分数阶Kelvin模型描述土骨架流变效应,引入斜坡、三角形和梯形载荷的时空域解析函数,构建时变载荷作用下饱和黏土地基的三维轴对称固结模型.采用Hankel–Laplace联合变换和张量运算推导控制方程的变换域解析解,利用数值反演得出时空域解.通过算例分析,对模型和计算方法的有效性进行验证,并研究了3种时变载荷作用下饱和黏土地基的流变固结行为和参数影响规律.结果表明,饱和黏土的次固结沉降更为显著.土骨架流变性对孔隙水渗透具有抑制作用,使土体在主固结阶段沉降速率减缓,次固结阶段沉降速率加快,而且长期沉降量增大.加载速率越大,孔隙压力峰值越大.卸载阶段土体发生变形恢复,土骨架弹性扩张产生负孔压,卸载速率越大,产生的负孔压越大.土骨架流变性越强,变形恢复量越小,产生的负孔压也越小.载荷类型和加载路径主要影响固结过程中位移和孔压随时间的变化形态,而土骨架流变性影响土体的长期沉降量.

关键词：时变载荷流变性饱和黏土固结 Hankel–Laplace联合变换

针对高速列车受电弓气动特性仿真的不同湍流模型适用性研究

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中国铁道科学 2024年第2期45卷 164-174页

作者：宋诗扬韩通新中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081

为探究高速受电弓气动特性仿真时不同湍流模型在不同运行环境中的适用性,基于k-ε,SST k-ω和Spalart-Allmaras 3个湍流模型的理论基础和计算流体力学仿真方法,通过线路试验对仿真结果进行验证后,对比不同模型在开阔环境和隧道环境中的... 详细信息

为探究高速受电弓气动特性仿真时不同湍流模型在不同运行环境中的适用性,基于k-ε,SST k-ω和Spalart-Allmaras 3个湍流模型的理论基础和计算流体力学仿真方法,通过线路试验对仿真结果进行验证后,对比不同模型在开阔环境和隧道环境中的精确度和计算效率。结果表明:在300 km·h^(-1)速度下,SST k-ω与k-ε模型在开阔环境中的闭口和开口方向气动抬升力计算结果差异分别为0.7%和1.5%,与Spalart-Allmaras模型计算结果差异分别为7.1%和5.5%;SST k-ω和k-ε模型在边界层预测均匀,Spalart-Allmaras模型在边界层分离区的预测准确性较低,但在隧道环境中它的精确度高于k-ε模型;在计算效率方面,Spalart-Allmaras模型的迭代次数和收敛速度优于SST k-ω模型;在适用性方面,开阔环境中k-ε模型的精确度和计算效率表现优异,更为适用,而在隧道环境中Spalart-Allmaras模型具有较高的精确度和计算效率,更为适用,但在对精确度要求高且可忽略计算效率因素的情况下SST k-ω模型具有较好适用性和高精确度,更为适用。

关键词：高速列车受电弓气动特性湍流模型适用性气动抬升力计算流体力学仿真

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考虑随机变失效阈值的多相关退化可靠性建模

中国机械工程 2024年第5期35卷 811-820页

作者：冯洪齐金平刘晓宇李鸿伟燕大强付录生兰州交通大学机电技术研究所兰州730070 兰州交通大学研究院兰州730070 中国铁路兰州局集团有限公司兰州730030 中车兰州机车有限公司兰州730070

由于机械部件失效受多个退化过程及外界冲击等各种因素的耦合作用影响,而当前研究多考虑单一因素,并认为失效阈值为定值,未考虑到设备会因退化而导致其抗冲击能力降低的事实,因此同时考虑冲击对退化过程的影响,退化过程对冲击失效阈值... 详细信息

由于机械部件失效受多个退化过程及外界冲击等各种因素的耦合作用影响,而当前研究多考虑单一因素,并认为失效阈值为定值,未考虑到设备会因退化而导致其抗冲击能力降低的事实,因此同时考虑冲击对退化过程的影响,退化过程对冲击失效阈值的随机不确定性影响以及不同退化过程之间存在相关性影响,提出考虑随机变阈值的多相关退化可靠性模型。此外,通过Copula函数描述不同退化过程间的相关性,给出相关模型的参数估计方法。根据某型动车组的车轮实测磨耗数据进行实例计算,通过蒙特卡罗方法验证模型的准确性,讨论不同退化过程存在相关性对可靠度的影响,对随机变失效阈值进行灵敏度分析,进一步说明所提模型的实用性。

关键词：可靠性多相关退化随机变失效阈值车轮磨耗退化阈值冲击模型

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吸沙式挡沙墙设计及防护效益分析

干旱区资源与环境 2024年第6期38卷 137-147页

作者：张展张小安徐建刚杨力张亚宁兰州交通大学机电工程学院兰州730070 兰州交通大学铁道车辆热工教育部重点实验室兰州730070

为了解决沙粒掩埋挡沙墙造成挡沙墙防护效果降低,文中基于k-ε湍流模型的RANS方法和多孔介质模型对不同参数的吸沙式挡沙墙进行数值模拟计算,并采用风洞试验验证文中所选湍流模型和网格划分策略的正确性。研究结果表明:风沙流经过挡沙... 详细信息

为了解决沙粒掩埋挡沙墙造成挡沙墙防护效果降低,文中基于k-ε湍流模型的RANS方法和多孔介质模型对不同参数的吸沙式挡沙墙进行数值模拟计算,并采用风洞试验验证文中所选湍流模型和网格划分策略的正确性。研究结果表明:风沙流经过挡沙墙会形成速度分区,分别为墙前减速区、墙后墙体结构导致的局部加速区、墙体正上方加速区、墙后涡流区以及恢复区。随着挡沙墙孔隙率减小,背风侧有效遮蔽区域越大,背风侧积沙位置离墙体越近,吸沙式挡沙墙的最优孔隙率在25%~35%,考虑到制造工艺,孔隙率选35%为宜;文中所设计挡沙墙的吸沙功能良好,吸沙量的大小正相关于孔隙率和来流风速;吸沙式挡沙墙周围的水平风速随高度增加逐渐从“U”型转变为“V”型分布,风速廓线在垂直方向上呈现倒“S”形分布。当风速一定时,有效防护距离随着挡沙墙高度的增加而增大,积沙范围增大;当高度一定时,积沙位置随着来流风速的增大逐渐向下风向转移。挡沙墙高度越高,承受的风压越大,工程造价上升,从防护距离和工程造价两方面考虑,四块挡沙板是吸沙式挡沙墙最合理阻沙高度。

关键词：吸沙式挡沙墙孔隙率风沙流防护效益数值模拟

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“先锋号”动车组研制

机车电传动 2024年第3期 16-21页

作者：吴新民王维胜铁道部科技教育司机车车辆处铁道部咨询调研组南京浦镇车辆有限公司中车南京浦镇车辆有限公司

2002年9月10日,在秦沈客运专线第二次综合试验中,我国首列自主系统集成的动力分散交流传动动车组“先锋号”最高试验速度达到292.0 km/h,创造了我国铁路列车运行试验速度的新纪录。自主研发的“先锋号”动车组为我国高速列车采用动力分...

2002年9月10日,在秦沈客运专线第二次综合试验中,我国首列自主系统集成的动力分散交流传动动车组“先锋号”最高试验速度达到292.0 km/h,创造了我国铁路列车运行试验速度的新纪录。自主研发的“先锋号”动车组为我国高速列车采用动力分散牵引模式提供了技术依据,填补了空白,具有重要里程碑意义。

关键词：