轨道动力学发展概况(打印)
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高速列车横风效应及气动安全控制动力学1. 引言1.1 概述高速列车是现代交通领域的重要组成部分,以其快速、高效、安全的特点受到广大乘客的欢迎。
然而,在高速列车运行过程中,会面临各种风险因素,其中之一就是横风效应。
横风效应指的是列车在经过桥梁、隧道或其他开阔区域时受到侧向风力的作用所引起的动态响应问题。
1.2 研究背景随着高铁建设进一步推进,高速列车在我国铁路网中所占比例越来越大。
然而,在特定地理环境和天气条件下,如山区、河谷和海岸线等地区,强大的侧风可能对高速列车行车安全带来威胁。
因此,研究高速列车横风效应及相关的气动安全控制动力学显得尤为重要。
1.3 目的与意义本文旨在深入探讨高速列车横风效应及其对行车安全性能产生的影响,并了解气动力学安全控制技术在减轻这些影响方面的应用。
通过对横风效应现象的描述与分析,我们可以更好地了解其机理,并在此基础上提出有效的控制方法和技术手段,从而提高高速列车行车安全性能,并为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。
总之,研究高速列车横风效应及气动安全控制动力学对于确保高速列车行车安全、推动交通事业发展具有重要意义。
本文将从定义与原因、影响因素、风险评估等方面进行深入分析,并结合国内外研究现状和发展趋势,最终给出结论与展望部分所述的前景展望和探索方向建议。
2. 高速列车横风效应2.1 定义与原因高速列车横风效应指的是列车在高速行驶时遇到侧风所引起的一系列气动力学效应。
在高速铁路运营中,以及特殊地理条件下,如开放地区、大型桥梁等情况下,横向侧风对列车的运行安全和稳定性带来了重大挑战。
侧风主要由大气层的非均匀垂直温度分布、地表的粗糙程度、山脉等自然条件导致。
当高速列车经过这些地区或受到这些影响时,会遭受到来自侧面的风压力,从而对列车产生偏移力和倾覆力。
2.2 影响因素高速列车横风效应受多种因素影响,以下是一些主要因素:- 列车速度:随着列车速度增加, 横风效应也越明显。
- 侧面积和形状:不同类型的列车具有不同形状的外壳和窗户,在不同角度下暴露给侧面风将导致不同程度的横风效应。
基于stk的航天器轨道动力学仿真教学方法研究近年来,随着航天技术的进步,航天器轨道动力学变得越来越重要。
受航天器轨道动力学的影响,这种技术的掌握对卫星运行下台有着重要的意义,也是航天工程师队伍建设的重要内容。
那么,如何培养具备良好的航天器轨道动力学素质的航天工程师,自然成为了当前问题的热点和研究重点。
STK(Systems Tool Kit)是面向航天器动力学建模仿真的核心软件,它可以帮助教师在授课中搭建虚拟的太空环境,使学生以视觉的形式感受航天器轨道动力学的变化和演变,它为更好地理解航天器轨道动力学提供了可视化的模拟工具,进而辅助教学和研究。
基于STK的航天器轨道动力学仿真教学,在提高学生的学习效果和掌握航天器轨道动力学知识方面,取得了显著成效。
例如,学生可以通过仿真分析,准确计算航天器运行时的位置、速度、加速度和力矩等参数,了解航天器动力学的规律性,从而为实际的航天器控制提供参考。
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学生可以通过模拟及实操,掌握有效的航天器轨道动力学仿真技术,为实践提供技能支持,为航天领域的发展和创新提供贡献。
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此外,学生还可以利用STK下的一些工具对航天器轨道动力学进行测试,以确定它们在不同轨道条件下的表现,加深对航天器动力学的理解。
所以,基于STK的航天器轨道动力学仿真教学方法不仅可以更好地提高学生的学习效果,而且可以有效提高学生掌握航天器轨道动力学的素质,它对促进航天领域的创新和发展,以及为航天工程师队伍的建设提供有效的技术支持具有重要的意义。
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专门论述轨道动力学程序设计的首部著作《高速铁路轨道动
力学程序设计》出版发行
佚名
【期刊名称】《城市轨道交通研究》
【年(卷),期】2024(27)4
【摘要】雷晓燕教授撰写的专著《高速铁路轨道动力学程序设计》,日前已由科学出版社出版发行。
该书为科学出版社“高速铁路轨道工程丛书”的首部专著,也是专门论述轨道动力学程序设计的首部著作。
高速铁路轨道动力学属现代铁路轨道工程中的基础前沿学科,涉及高速列车-轨道耦合系统动力学理论、模型、算法及程序设计。
【总页数】1页(PI0011)
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
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车辆-轨道-路基垂向耦合模型研究综述周广新;周颖【摘要】我国有关高速铁路动力学问题的研究已基本采用耦合动力学方法,而不再是传统的孤立系统动力学分析方法.为方便相关领域科研人员熟悉各种耦合动力学模型以解决高速铁路运营中的实际问题及指导施工,首先从轮轨动力、轨道模型、车辆模型及路基参振四个方面回顾了车辆-轨道-路基垂向耦合模型的发展历史,从模型实际应用及模型与有限元软件结合和试验验证两个方面介绍了车辆-轨道-路基垂向耦合模型的发展现状,总结了车辆-轨道-路基垂向耦合模型的发展趋势,通过归纳整理,指出有限元软件中纳入车辆系统、建立创新的“两半车”模型将是车辆-轨道-路基垂向耦合模型新的发展方向.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2015(031)006【总页数】10页(P190-199)【关键词】高速铁路;动力响应;垂向耦合模型;综述【作者】周广新;周颖【作者单位】同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092【正文语种】中文State-of-the-art of the Vehicle-track-subgrade Model ofVertical Coupled SystemAbstract The research on the dynamic response of high-speed railway in our country has already been studied by the method of coupling dynamics, and no longer the traditional method of independent system dynamics.Aiming at providing reference for related scholars to have a good grasp of various coupling dynamics models to solve existing practical problems and efficiently guide the construction of high-speed railway, this paper reviewed the development history of the vehicle-track-subgrade model of vertical coupled systems, including the wheel/rail dynamic interaction, the improvement of track model and vehicle model and the participation of subgrade in vibration. The state of the art of the vehicle-track-subgrade model of vertical coupled systems, including the practical application and the combination with finite element software and test technique, was introduced. It is pointed out that modeling of vehicle system in finite element software and development of innovative “two-halves vehicle” model will be the t rends of the vehicle-track-subgrade model of vertical coupled system.Keywords high-speed railway, dynamic response, vertical coupled model, state-of-the-art铁路是我国主要运输方式,在国民经济中起着非常重要的作用,是国民经济发展的先导[1]。
卫星轨道动⼒学数值计算⽬录1星历计算的时间和坐标系统 (2)1.1 有关的时间系统与坐标系统 (2)1.1.1 时间系统及其换算 (2)1.1.2 坐标系统及其换算 (4)1.2 计算单位和有关常数 (7)2 轨道动⼒学计算的基本数学模型 (12)2.1 ⼆体问题 (12)2.2 地球⾮球形引⼒摄动 (12)2.3 ⽇、⽉摄动 (15)2.4 太阳直接辐射压摄动 (16)2.5 地球固体潮摄动 (19)2.6 ⼤⽓阻⼒摄动 (19)2.7 Y轴偏差加速度摄动 (20)2.8 巡航姿态控制动⼒摄动 (20)2.9 其它摄动影响 (21)附录:⽇⽉位置计算 (21)3 轨道计算⽅法 (24)3.1 Runge_Kutta积分法 (24)3.2 Adams_Cowell积分 (25)3.3 轨道计算 (27)3.4 星历的快速插值 (28)4 轨道根数与位置⽮量、速度⽮量的关系 (32)4.1 由位置⽮量和速度⽮量计算轨道根数 (32)4.2 由轨道根数计算位置⽮量和速度⽮量 (33)1星历计算的时间和坐标系统1.1 有关的时间系统与坐标系统轨道计算过程重要涉及到不同的时间系统和坐标系统,下⾯将空间战场环境系统中所涉及到的时间系统和坐标系统进⾏定义,并说明各系统之间的相互关系。
⼀般情况下,仿真系统采⽤的是TDT 时间系统和J2000地⼼惯性坐标系。
1.1.1 时间系统及其换算在轨道计算中,时间是独⽴变量。
但是,在计算不同的物理量时,却使⽤不同的时间系统。
例如:在计算恒星时⽤世界时UT1;定位解算时采⽤GPS 时GPST ;岁差和章动量的计算采⽤TDB 时等。
所以必须清楚各时间系统的定义和各时间系统之间的转换,下⾯给出各种时间系统的定义及它们之间的转换公式。
格林尼治恒星时格林尼治恒星时为春分点对格林尼治平天⽂⼦午⾯的时⾓。
由于岁差、章动原因,它由格林尼治真恒星时(GAST )和平恒星时(GMST )之分。
论坛园地作者简介:邓永忠(1982—),男,高级工程师城轨交通快线区间空气动力学效应缓解研究邓永忠(深圳地铁建设集团有限公司,广东深圳 518026)为应对地铁客运量的大幅增加,提高地铁的通过能力,一般可通过加大车辆编组数和提高列车运行速度及密度等2种方法进行。
提高列车运行速度的主要措施是建立以地铁快线为主要特征的快速轨道交通系统。
目前国内外东京、巴黎、旧金山、香港、广州、深圳、成都等城市修建了不同数量的快车线。
随着列车运行速度的提高,列车通过地下区间隧道时诱发的空气动力学效应将会加剧,引起一系列列车在低速运行时不显著的空气动力学问题。
列车在区间隧道中运行,前方的空气受到压缩,列车后方则形成一定的负压,这就产生了一个压力波动,瞬变压力过大就可能造成旅客和司机耳朵不适,降低乘客乘车舒适度。
采取经济合理有效的措施减缓这种空气动力学效应带来的不良影响,显得非常有必要。
摘 要:随着城市轨道交通快线的发展,地下区间空气动力学效应问题越来越凸显。
文章探讨空气压力波影响下乘客乘车舒适度标准,分析空气动力学效应减缓措施;结合深圳地铁14号线的具体情况,对各种措施工况进行计算分析,拟定合理的区间断面,并结合区间联络通道设置泄压风管、优化运行阶段活塞风井面积等措施,减缓空气动力学效应带来的不利影响,为后期轨道交通快线的设计提供参考价值。
关键词:城市轨道交通;快线区间;空气动力效应;减缓措施中图分类号:U1211 工程概况深圳地铁14号线串联福田中心区、清水河、布吉、横岗、龙岗大运新城、坪山中心区、坑梓、沙田等区域,是联系深圳中心区与东部组团的轨道交通快线,是支撑深圳东部发展轴的轨道交通骨干线,是支持深圳东进战略实施的重要交通保障。
本线设计速度120 km/h ,线路全长50.3 km ,全部采用地下线敷设方式。
全线设站18座,平均站间距2.91 km 。
全线设置1座车辆基地和1座停车场,车辆采用A 型车8辆编组。
2 空气压力波舒适度标准2.1 空气压力波产生的原因及影响当列车进入隧道的时候,列车前方的隧道空气将被推入隧道深处,这个活塞效应会将列车头部的空气压缩。
篆 斓 一0 ≮0 0■ 00曩000≮ ≯0 0叠0。0 00000 ≮ 0 藏 瀑 总线上,以及通过RS232接口连接到车载监控模 块。MVB信息采集模块与MVB总线连接是透明 连接的方式。 MVB信号采集设备如同一个普通MVB从设 备一样工作。不过与普通MVB从设备不同的是, 它是一个完全被动的设备,不能干扰MVB总线的 正常运行。不管这个采集设备是否存在该总线上, MVB总线将以完全同样的方式运行。所以,该采 集设备只是接收并保存所有通过MVB总线的数 据,不发出任何数据。而且它不存在于MVB总线 主设备的周期轮询表里,它不需要分配MVB设备 地址,因此,它对于整条总线是透明的。 该远程诊断技术研制的采集设备以从设备的方 式接入到MVB总线上,经过南京地铁3号线和无 锡地铁2号线地铁列车的静态和动态调试后验证, 该采集设备不影响TCMS系统和车辆的正常运行。 3.2 TCMS信息解析 其难点在于为何确定车载系统从MVB总线上 采集的信号每一位或每一个字节的含义。 通过深入分析MVB总线的协议和数据的传输 方式,确定采集的MVB总线信号的格式,根据每个 子系统与TCMS系统交互的接口文件的数据定义, 以及TCMS系统中IO设备中每个数据的定义,解 析了车载系统从TCMS系统采集的所有数据。 通过采集和传输试验,车载系统采集TCMS系 统的所有数据发送到地面系统后,地面系统显示的 数据信息与TCMS系统在地铁列车上显示器上显 示的内容一致。 3.3车地通信方式 车地通信方式既要满足实时数据的传输又要实 现大容量数据的传输。 车载信息传输至地面综合应用系统,根据容量 可分为小容量的实时信息和大容量的记录信息2 种,这2种类型的数据借助车地传输系统传送至地 面数据处理中心。除此之外,传输的信息还包括车 地(地对车)之间的远程控制数据,从而实现车地之 问的远程交互。系统功能与传输策略包括以下几个 方面:①实时信息采用基于TCP/IP网络协议的点 对点传输方式,通过无线公网CDMA2 000、GSM/ GPRS与公用数据网,采用TCP协议实现车地之问 的可靠连接。②大容量记录信息的传输首选具有4 MHz传输速率的CDMA2000无线公网,在双网双 待无法链接或无法满足流量时采用基于WLAN(无 线局域网)无线通信技术。地铁列车到站后,车载系 统进入WIFI的无线网络覆盖范围,无线传输系统 检测到WIFI网络信号后,将第一时间发送文件传 输控制命令给车载信息系统,要求上传大容量记录 信息文件,在网络信号稳定的情况下,利用WIFI网 络自动下载到地面的通信服务器中。 通过采集和传输实验,车载系统采集TCMS系 统的所有数据后把数据分成有变化的小容量数据和 全体的大容量数据,分别采用不同的传输方式发送 到地面系统。地面系统可以准确地接收这些数据。
分子轨道理论的发展及其应用王玥珉(安庆师范学院化学化工学院12级化学1班160112008)摘要:分子轨道是指分子中每个电子是在原子核与其他电子组成的平均势场V中运动,其运动状态可用单电子波函数ψi表示.分子轨道理论的基本观点是把分子看做是一个整体,其中电子不再从属于某一个原子而是在整个分子的势场范围内运动,分子轨道理论是基于单电子近似来处理双原子分子及多原子分子结构的一种有效的近似方法.现常用休克尔分子轨道理论、前线轨道理论来表示分子轨道理论,分子轨道理论在用来解释配合物的稳定性、芳香性物质的稳定性以及有机化学中的迪尔斯阿尔德反应的运用中有着明显的优势,在未来的发展中分子轨道将会走出理论向着实际应用的方向发展.关键词:分子轨道;分子结构分子轨道理论(Molecular Orbital,简称MO)最初是由Mulliken和Hund提出,经过Huckel (简单分子轨道理论,简称HMO),Roothaan(自洽场分子轨道理论),福井谦一(前线分子轨道理论,简称FMO),Woodward和Hoffmann(分子轨道对称守恒原理)等众多科学家的不断探索,形成了一套成熟的理论,与价键理论(VB)和配位场理论(LF)一通解决分子结构问题。
分子轨道理论经过半个世纪的迅猛发展,已经成为当代化学键理论的主流。
如今多用于共轭分子的性质的研究,量子化学的研究,分子的化学活性和分子间的相互作用的研究,基元化学反应的研究,指导某些复杂有机化合物的合成。
一、分子轨道理论产生,分子轨道的含义,常用的构成分子轨道的方法1、分子轨道理论产生1926一1932年,在讨论分子(特别是双原子分子)光谱时,Mulliken1和Hund2分别对分子中的电子状态进行分类,得出选择分子中电子量子数的规律,提出了分子轨道理论.分子轨道理论认为,电子是在整个分子中运动,而不是定域化的.他们还提出能级相关图和成键、反键轨道等重要概念.1931一1933年,Huckel提出了一种简单的分子轨道理论(HMO),用以讨论共扼分子的性质,相当成功,是分子轨道理论的重大进展。
46上海铁道增刊2020年第2期科研开发空重谓镰闺物刟£通辺曲线区段的的511直a m牲能测at与只衍陈斌中国铁路上海局集团有限公司科研所摘要从轨道动力学测试的角度,选择半径较小的曲 线作为测试对象,对不同编组方式的货物列车以不同速 度通过曲线时的轨道动力性能进行测试,计算分析列车 在不同工况下通过地面测点时的脱轨系数、减载率等安 全性指标,为空重混编货物列车提速可行性论证提供参 考。
关键词轨道动力学测试;安全性指标;混编货物列车;提速1引言华东某线客车标尺统一按120 km/h运行,整列重或空的 货物列车最高允许速度按90 km/h运行,但空重混编货物列 车仍按80 km/h运行速度,运输效率未得到完全释放。
为将空 重混编货物列车提速至90 km/h,依据《铁路技术管理规程》《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》等相关技术规 章和标准,拟通过在不同试验速度等级、不同空重混编货物 列车编组方式等条件下,对车辆动力学性能、小半径曲线区 段轨道动力学性能等参数进行检测,综合分析影响空重混编 货物列车提速运行的各种因素,为空重混编货物列车提速开 行90 km/h条件下安全和稳定运行提供技术支撑,进一步提 高运输效率、提升投资回报率。
本文主要从轨道动力学性能 测试方面探讨空重混编货物列车以不同速度通过曲线时对 轨道结构的影响。
2轨道动力学测试流程2.1测点选择及布置本次测试结合制动试验,选择四条小半径曲线作为测试 对象,具体如表1所示。
表1测试曲线地点表曲线编4行别里程范围测点位置曲线半径曲线1下行k25+423m〜k25+986m K25+620m600曲线2上行k25+981m~k25+417m K25+620m600曲线3下行k48+424m~k49+031m K48+630m600曲线4t行k49+036m〜k48+428m K48+630m600结合现场实际情况,测点主要布置在圆曲线上,具体如 图1所示。
简要发展历史
一、国外情况
1)20世纪40年代,铁木辛柯和沙湖年慈开始探讨单自由度集总参数轨道模型分析正
弦及余弦荷载作用下的轨道位移响应问题。
2)六、七十年代,佐藤裕和佐藤吉彦曾经采用集总参数模型和连续弹性基础梁模型研
究了轨道的动力效应。其中比较有代表的是所渭Sato“半车一轨道”模型。
3)美国Ahlbee曾提出与Sato模型相仿的“半车一轨道”集总参数模型,所不同的是
轨道部分增加了一个基础参振量,并且考虑了钢轨接头因轮轨冲击变形而引起的刚度削弱影
响。
4)20世纪70年代,英国Derby铁路研究中心以轨道不平顺作为激励源并将机车车辆和
轨道的相互关系引入模型中。
5)Lyon和Jenkins等(1972)建立了低接头轨道动力分析模型,并由此定义了高频冲击力
P1和低频响应力P2,并推荐了简化计算公式。
6)1979年Newton对该模型作了局部改进,以Timoshenko梁代替Euler梁描述钢轨,
从而可以考虑梁的剪切变形和截面旋转惯性对轮轨垂向力的影响。
7)在此基础上,英国Derby中心的研究入员进一步采用了弹性点支承连续梁模拟轨道,
并考虑了轨枕的振动影响。
8)Clark(1982)等为研究车辆在波浪型磨耗钢轨上行驶的动态效应,采用了弹性点支撑
连续梁模拟轨道,并单独考虑轨枕的振动影响,使模拟更趋于实际。
9)加拿大Cai和瑞典Nielsen等为研究车辆与轨道相互动力作用问题,采用了“转向架
一轨道"分布参数模型,轨道为二层离散支撑连续梁,并用此模型分析了车轮擦伤引起的轮
轨冲击作用问题。
10)早在1926年Carter即开始研究机车动轮与钢轨间的蠕滑现象,给出了切向力与蠕
滑率间变化的关系式,用来分析机车沿平直轨道运行时的稳定性问题。
11)60年代和70年代,Kalker的蠕滑理论研究已能针对轮轨间同时存在蠕滑和回旋的
普遍情况,确定作用于车轮接触面上的蠕滑力和蠕滑力矩,并且开发了避开弹性力学的椭圆
函数为系数而形式上更易于应用的“Kalker’’系数cii和蠕滑系数Fij。可以综合地分析轮
轨间蠕滑和回旋对车辆横向稳定性、曲线通过和对轨道不平顺的响应问题。
二、国内情况
1)周宏业和叶翔(1963)采用单自由度集总参数轮轨碰撞模型计算轮轨冲击力;
2)徐实儒(1985)采用了这一模型并做了相应的改进:
3)吴章江(1982)提出了包含摩擦阻尼力的轮轨集总参数三自由度模型来计算轮轨冲击
力。
4)20世纪80年代后,李定清(1984)采用阻尼和弹簧系统来等效轨下基础,
5)陈道兴(1984)在其基础上又建立了包括车辆悬架、轮轨接触、轨道支撑弹性非线性
影响的轮轨动力分析模型。
6)张丁盛又从研究挚板隔振的角度出发,考虑轨下挚板和道床的影响,建立了轮轨系统
的有限元模型,分析了秘板的减振效果。
7)20世纪90年代,翟婉明从车辆一轨道耦合动力学角度出发,以轨道不平顺为激励源
应用大系统的思想,综合考虑机车车辆、轨道线路及轮轨界面三个方面的影响,研究轨道结
构的动力响应。
8)
近10年来,国内众多铁路科研单位陆续开展了车辆—轨道耦合动力学领
域的理论与应用研究。
上述各种模型中,都是依据各自目的和模拟侧重点不同,形式种类各不相同。若按轨道
模型参数来分,有分布参数模型与集总参数模型两大类;若按车辆模型化划分,则有整车、
半车和轮对模型三种。在各类模型中又有多种不同形式,如分布参数模型中出现了弹性基础
梁模型和弹性点支承梁模型,Euler梁模型与Timoshenko梁模型等等。下图给出了模型分类
的基本描述及其相互关系。
轮轨动力分析模型分类框图
轨道动力学的发展中存在的主要问题
通过对轮轨相互作用问题国内外研究现状的总结与分析,我们发现尚存在如
下6个方面的问题:
列车—轨道系统空间振动方程的建立问题
列车—轨道系统横向振动激振源的确定问题
列车—轨道系统横向振动随机分析问题
基于Hertz接触理论的轮轨垂向力的计算问题
高速列车—无碴轨道系统空间振动分析理论问题
高速铁路无碴轨道关键动力学设计参数的确定问题