摘要：十几年来,以高速列车为代表的高速铁路装备在长期技术积累和自主研发的基础上,经过引进消化吸收再创新、自主提升创新、全面创新和持续创新,成功研制了多代先进的高速列车产品.通过不断的技术创新,突破了高速列车系列关键技术,形成了自主研发能力,不断提升高速列车的安全性、可靠性、经济性、环保性及智能化.我国高速列车的运行速度、综合舒适度、安全性、可靠性、节能环保等各项综合性能指标优良,部分指标达到国际领先水平.论文系统回顾了我国和谐号动车组、复兴号动车组、城际动车组、前沿动车组产品的发展成就及主要技术突破,分析了高速列车研发过程中面临的复杂环境适应性、大系统复杂耦合作用、安全可靠设计、智能化应用等关键技术挑战,系统概述了高速列车故障预测与健康管理技术、车体轻量化技术、被动安全防护技术、碳纤维复合材料应用、气动外形设计技术、高速转向架技术、噪声控制技术、牵引制动技术等关键技术的研究进展及主要技术突破,并展望了高速列车动力学技术、结构安全技术、被动安全防护技术、流固耦合技术、牵引制动技术、智能控制安全技术、故障预测与健康管理技术、综合节能技术等关键技术的未来发展方向.

摘要：中国轨道交通历经几代技术创新与发展,取得了令世界瞩目的成就。轮轨系统的黏着限制了轨道交通的进一步高速化,磁浮技术在轨道交通上的应用应运而生。“十三五”期间,中国开始研制600 km/h高速磁浮交通系统。高速磁浮列车运行速度为600 km/h,马赫数达到0.49,列车空气动力学性能急剧恶化,加之运行环境(车–轨间隙、两侧节流)的变化,呈现出与高速轮轨列车不同的气动特征,空气动力学问题成为高速磁浮列车设计研发的关键问题之一。本文探讨了600 km/h高速磁浮列车气动设计面临的技术挑战,提出了高速磁浮列车气动设计解决方案,介绍了我国600 km/h高速磁浮列车气动设计方案,展望了高速磁浮列车空气动力学未来研究方向。

摘要：研究了中国高速列车气动减阻优化进展,总结了典型部件的压力分布特性与各部件在列车气动阻力中的贡献占比,评析了惰行试验、风洞试验与数值模拟3种列车气动阻力研究方法,论述了和谐号、复兴号等系列列车头型气动性能的差异,阐述了高速列车头型气动减阻优化方法与技术,梳理了转向架区域、车端连接处、受电弓及导流罩等局部不平顺区域的气动减阻措施,归纳了适用于高速列车的前沿减阻技术。研究结果表明:数值模拟和风洞试验各有优缺点,经过风洞试验有效验证的数值模拟是准确计算列车气动阻力的有效途径;列车气动阻力中贡献占比的主要部件为头车、尾车、转向架、受电弓与车端连接处;由于现有高速列车的高度流线化,头型优化较难实现大幅度的减阻,改善转向架区域裙板、设计全包外风挡与优化受电弓和导流罩外形是进一步减阻的有效措施;减阻降噪、提升运行平稳性和舒适性等多目标优化是列车头型设计的发展趋势,通过直接寻优计算或者代理模型寻优计算能够提高优化效率与降低优化设计成本;未来应重点研究高速列车的仿生表面微结构、吹吸气流动控制、等离子体减阻与涡流发生器减阻技术,实现中国高速列车的绿色、节能、高速化发展。

摘要：对真空管道高速列车气动阻力特性和系统参数设计方法进行了深入系统研究，建立低压环境下真空管道高速列车的空气动力学计算模型，研究管道压力、阻塞比和列车速度对列车气动阻力的影响。在此基础上，以明线上运行速度为400km／h的高速列车气动阻力为限值，确定出真空管道高速交通系统的最佳管道压力、阻塞比和列车速度关系。研究表明，在低压（1×103—1×104Pa）环境下，真空管道中的空气流动可以采用连续介质模型描述。高速列车的气动阻力系数基本上与管道压力和列车速度无关，主要依赖于阻塞比。高速列车的气动阻力随阻塞比的增加而增大，且与管道压力近似成线性关系，与列车速度近似成平方关系。本文同时给出了真空管道高速交通系统最高经济运行条件下的管道压力、阻塞比和列车速度的计算公式，并由此确定出最佳的管道压力、阻塞比和列车速度关系。

摘要：利用SSTk-w湍流模型计算了高速列车的外部非定常流场,提取了车身表面的脉动压力;基于统计能量分析理论,建立了高速列车车内中高频气动噪声分析模型,确定了模型中各个子系统的参数,计算了由车外脉动压力诱发产生的车内气动噪声。计算结果表明:高速列车车头的脉动压力变化最剧烈;在中高频范围内,司机室和乘客室的声压级随着频率的增大而减小,在频率为0.5 kHz时,司机室的最大声压级为93.79 dB,乘客室的最大声压级为81.99 dB;在各个频率下,司机室3个声腔的声压级的最大差值为3.89 dB,乘客室3个声腔的声压级的最大差值为8.69 dB;司机室的声压级大于乘客室的声压级,司机室中部声腔的声压级最大,且主要能量输入来自于车窗和底板。通过对车窗进行有效设计及改善车内吸声性能,能够降低车内气动噪声。

摘要：低真空管道超高速磁浮系统是将低真空管道和高速磁浮技术结合的新型超高速地面交通系统,可有效降低列车超高速运行时的气动阻力及气动噪声,实现800~1000 km/h甚至1000 km/h以上的运行速度。本文探讨了低真空管道超高速磁浮列车空气动力学数值模拟方法,研究了管道压力、管道面积、列车速度对低真空管道超高速磁浮列车气动阻力、气动升力、气动噪声源、管道交会压力波、发热设备温度等空气动力学性能的影响规律,并针对低真空管道超高速磁浮系统典型场景进行了初步工程化探讨。研究表明:当列车速度为600 km/h时,管道常压–管道面积100 m^(2)和管道压力0.3 atm–管道面积40 m^(2)的配置具备工程可行性;而管道压力0.3 atm–管道面积100 m^(2)下的设备散热存在问题,工程可行性存在一定挑战;当列车速度为1000 km/h时,管道压力0.3 atm–管道面积100 m^(2)下的设备散热问题显著,工程可行性挑战较大;若进一步降低管道压力,设备散热与气密强度设计难度将进一步加大。

摘要：提出了把'理想流体'作为参照量,把粘性边界层作为水流动边界条件的粘性水力设计方法。针对冲压焊 接多级离心泵吸入口的流态,推导出了粘性条件下的畸变方程式和输运方程式,以此应用于冲压焊接多级离心泵 的水力设计,实践应用改善了冲压焊接多级离心泵的性能,提高了运行效率。

摘要：为研究流线型头型对高速列车气动阻力性能的影响特性,利用B-Spline曲面建立高速列车流线型头型三维参数化模型,并提取5个头型设计变量。在此基础上,结合最优拉丁超立方设计和计算流体力学方法,研究高速列车流线型头型控制型线对高速列车气动阻力的影响特性,确定出关键控制型线。计算结果表明:随着流线型头型控制型线的变化,高速列车气动阻力发生明显改变,变化范围为3183~3509 N,相对变化量约为10.2%。最优设计点头型下的气动阻力较原始头型降低3.5%。对高速列车气动阻力影响最为显著的控制型线为纵向对称线,其次是车底最大轮廓线和水平最大轮廓线,而鼻尖高度控制线和中部辅助控制线对高速列车气动阻力的影响相对较小。

摘要：针对城际动车组运行速度及运营环境,从舒适性和经济性2个方面提出城际动车组气动设计面临的主要挑战。根据高速列车气动设计经验,从头型外形气动优化设计和车体表面平顺化2个方面开展气动设计,形成4个速度等级的城际动车组头型,并基于数值模拟、风洞试验及线路试验进行设计验证。研究表明,仿真结果与试验结果误差较小,满足工程计算精度要求。风洞试验表明3辆编组的城际动车组气动阻力较原始设计方案减小了约13.2%,远场气动噪声满足设计要求。线路试验表明,城际动车组的气动阻力达到CRH2水平,隧道通过及交会压力波幅值均小于±4 k Pa,各项气动设计指标均达到预期要求。

摘要：为改善高速列车的抗风性能,基于车辆系统动力学和多目标优化理论,建立高速列车动力学参数的多目标优化设计方法,以轮重减载率和轮轴横向力为优化目标,采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ对高速列车的动力学参数进行自动寻优设计,分析优化设计变量与优化目标的相关性,并给出优化后的Pareto最优解。计算结果表明,通过优化高速列车的动力学参数,轮重减载率和轮轴横向力的数值最大可分别降低17.95%和10.26%,多目标优化可以显著改善高速列车的抗风性能。同时,对优化前后高速列车的其他动力学性能进行分析,以保证优化后的动力学参数在改善列车抗风性能的同时不会引起列车运行品质的严重恶化。