铁路机车

2017-03-30

20世纪运输行业的两个奇迹分别是磁悬浮列车和高速轮轨列车的产生。众所周知,2003年1月,世界上第一条时速为430公里/小时的商业运营高速磁悬浮列车在上海运营。同时随着中国铁路第六次提速,中国铁路高速(CRH,China Railway High-speed)的运营,标志着中国正式进入高速铁路时代!高速铁路的建设成为国家当前重大举措, “十一五”期间,中国将完成时速在300公里以上的客运专线大约5457公里,总投资规模10000亿元。这要求我们不断提升在铁路行业的整体水平,包括科研、制造和配套设备的跟进,即列车、轨道线路、线路附属建筑、通信、信号、控制和供电系统等。在高速列车及配套设施的研发中,原来一些在低速时不重要的问题突显出来,比如高速空气动力学问题、气动噪音问题和加大动力带来的热负荷,而这些问题利用CAE软件的分析,是研发中最高效、成本最低的方式。 随着运行速度的提高,很多在低速情况下可以忽略的工程问题突现出来了,比如当列车速度达到200km/h时,空气阻力占全部运行阻力的75%以上,这样设计流线型车型来减小阻力成为非常迫切的课题。同样,较高的运行速度带来的空气作用力会对列车的诸如倾覆稳定性、运行稳定性、安全线距、周围建筑物和环境噪声,及会车压力波和进出隧道及隧道会车等产生较大的影响,即空气动力学噪音、振动、列车交会引起的脉冲压力、隧道出口的脉冲压力波和列车内部乘客的耳鸣等是列车提速受限的主要因素。世界各公司和科研机构对此做了很多研究,具体参见成功案例。 CDAJ-China的CAE产品能提供铁路机车行业全面的解决方案,用CFD软件STAR-CD或STAR-CCM+可以对高速列车外形的设计、车内环境分析、散热系统等进行热流分析;结合优化软件modeFRONTIER和网格变形软件Mesh work Morpher可以对外形、气动性能等进行优化,结合流固耦合平台软件MPCCI可以对车体、受电弓等进行流固耦合分析;内燃机车发动机分析可借助一维仿真软件GT-SUITE。

列车系统

a.     列车空气动力学性能    

» 车头的流线型设计;

» 车头流线型优化设计(STAR-CD +modeFRONTIER);

» 侧向风稳定性;

» 会车分析;

» 列车空气动力学对车辆整体动力学的影响

分析;

» 列车车体在空气作用下的流固耦合模拟;

» 气动噪音。

b.    列车内部

» 车内空调、舒适性研究。

c.     相关设备

» 受电弓空气动力学模拟;

» 受电弓噪音模拟;

» 受电弓在空气作用下的流固耦合模拟(STAR-CD+ MPCCI);

» 散热系统模拟;

» 内燃机动力设备的模拟(发动机性能1D仿真软件GT-SUITE);

» 风扇等其它部件的流动分析。

轨道线路系统


a.     线路的保温设计

车站建筑

a.车站通风、环境模拟;

b.列车风对站台上人员安全性分析;

c.火灾模拟;

d.逃生模拟(VE模块中Simulex)。


桥隧

a.隧道通风系统;

b.隧道空气动力学;

c.列车进隧道压力波模拟;

d.隧道内会车压力波模拟;

e.桥梁风载荷模拟;

f.列车过桥梁时整体空气动力学分析。

周边建筑

a.列车的噪音对周围建筑的影响;

b.高速列车风的载荷分析。


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