摘要：针对传统PI控制器鲁棒性差、自适应差的不足,通过应用智能控制理论设计出高压直流控制器—Fuzzy-PI控制器,并用改进的遗传算法来对Fuzzy的隶属度函数等参数进行优化,使Fuzzy-PI控制器具有更好的适应性和更强的鲁棒性。根据优化方案设计葛洲坝—南桥直流输电工程控制器,并通过仿真验证了其理论精确性,工程实用性。

摘要：为了揭示纵向桥墩跨径对河床附近过剩切应力特征的影响机理及规律,利用FLOW-3D软件,参考西汉(西安—汉中)高速公路纵向桥墩设计方案,采用定床方式对顺直河道双桥墩纵向桥段河床附近的过剩切应力进行了数值模拟,分析圆形桥墩直径对下游涡街影响范围长度的影响规律。以直径为0.04 m的圆柱桥墩模型为例,分析纵向桥跨径对河床附近水平面过剩切应力、各桥墩横断面过剩切应力及桥墩附近最大过剩切应力的影响,提出了显著影响河床附近过剩切应力的临界跨径及跨径对其影响规律。研究结果表明:当桥墩跨径小于28.5D(D为桥墩模型的直径)时,Kármán涡街的叠加效应对过剩切应力影响显著,且越靠近下游,影响越大;不同桥墩跨径时,各排桥墩横断面位置处,桥墩周围的过剩切应力与第1排桥墩横断面的过剩切应力相比,均有所降低,最大降幅达50%,靠近河岸区域的过剩切应力均有所增大,最大增幅达54%;桥墩跨径越小,各桥墩断面切应力值变化幅度越大,不同桥墩跨径时,第1排桥墩附近的最大过剩切应力值比较接近,最大过剩切应力系数约为0.95,且受跨径影响不大;桥墩跨径越小,纵向桥墩的遮蔽作用越明显,当桥墩跨径小于28.5D时,前3排桥墩附近的最大过剩切应力系数由0.95迅速降低至0.58,最终稳定于0.5左右;当桥墩跨径大于28.5D时,前2排桥墩附近最大过剩切应力系数由0.95迅速降低至0.72,最终稳定于0.7左右。

摘要：为降低高速列车受电弓部位的气动噪声,对受电弓底部空腔采用射流降噪的主动控制方法。建立高速列车纯空腔射流参数化模型,选用合适的数值模拟方法对参数模型进行流场和声场的对比分析计算,在保证空腔后壁面阻力系数尽量小的情况下,得到使空腔远场降噪效果最佳的射流方式。根据射流设计变量与相关力系数、远场噪声等优化目标之间的非线性关系,选用支持向量回归-多目标遗传优化设计算法,对已有的数值计算样本进行多目标寻优设计,获得一系列Pareto最优射流方式。结果表明:空腔射流流量与流场、声场变化无明显线性关系,射流位置在空腔壁面偏上位置时降噪效果更好;受电弓空腔固有频率与声场峰值频率范围不同,避免了声腔共振的问题。研究空腔射流对受电弓的影响,发现受电弓弓头升力系数不受射流影响,并且降噪效果优于纯空腔射流,整体最多可降噪6.2 dB。

摘要：针对高速列车行驶过程中受电弓区域产生的气动噪声问题,提出一种基于射流的主动降噪新方法。通过建立1∶30缩比受电弓空腔射流降噪装置模型,探究不同射流速度对空腔噪声的抑制效果。采用LES湍流模型和FW-H声学模型对受电弓空腔流场和声场进行求解,分析不同射流速度对湍动能、涡量、表面声功率级及远场噪声值的影响,得出来流马赫数M=0.117时的最优射流速度为40 m/s;在最优射速下,受电弓空腔表面最大声功率级降低了4.503 dB,远场噪声值在2.5 m接收点处降低1.43 dB,在8.333 m接收点处降低1.16 dB,达到降噪设计目标。在此基础上,进行1∶30缩比模型的风洞试验,测试受电弓空腔后壁面监测点的脉动压力,并对其进行傅里叶变换(FFT),得到300~5000 Hz范围内噪声频谱特性;在射速40 m/s下,后壁面中间、边缘监测点处总声压级分别减小0.53、0.49 dB。将仿真与试验数据进行对比,得出总声压级最大误差为3.54 dB,误差值占总声压级的2.4%,验证了气动噪声计算方法的准确性。

摘要：提出了一种适合采集轨道车辆轴箱振动能量的磁悬浮式双自由度振动能量采集器。基于单自由度磁悬浮振动能量采集器的基本原理,设计磁悬浮式双自由度振动能量采集器的基本构型。利用磁偶极子模型,推导了圆柱磁铁的磁力方程,建立了磁悬浮式双自由度能量采集系统的动力学方程。考虑到系统具有的强非线性特点,利用龙格⁃库塔方法,得到了系统的幅频响应曲线。根据轨道车辆轴箱实测时间历程和频率分布特点,设计了磁悬浮式双自由度振动能量采集器的核心参数。对比分析单自由度振动能量采集器和双自由度振动能量采集器的频率响应特性。研究结果表明:非线性双自由度振动能量采集器可以有效拓宽俘能装置的工作带宽,进而提高能量采集功率。在简谐振动激励下,双自由度振动能量采集器比单自由度振动能量采集器的输出功率增加了约1.1倍,且工作带宽可以拓宽约2.7倍;在实测的轨道车辆轴箱振动激励下,双自由度振动能量采集器在一站间可采集到31.5 mJ能量,峰值感应电流为14.6 mA,峰值输出功率为9.4 mW。

摘要：在分析车辆-轨道垂向耦合振动模型基础上提出基于相似性原理的缩尺轨道垂向振动实验台,具体阐述其关键参数的计算方法;基于轨道车辆运行设计沿轨道纵向运行的加载小车,实现车辆载荷移动加载;基于虚拟仪器技术实现实验台控制及数据采集。通过对缩尺实验台动力学模型数值仿真、实验结果表明,该缩尺轨道垂向振动实验系统能模拟车辆-轨道垂向耦合振动的低频振动特性。

摘要：随着高速铁路运行安全事业的不断发展,高铁轨道两侧的监测设备供电问题成为了亟待解决的技术难关。论文设计了一种适用于高铁轨道两侧风能回收的风力机,该风力机是一种基于Savonius结构的垂直轴风能回收装置,通过建立模型进行有限元仿真,分析了风力机最佳结构配置:风力机最佳风轮叶片数量为3个,添加整流罩能够得到更高的能量回收效率,最佳整流罩长度为整体长度的二分之一,最佳整流罩倾角为15°。通过仿真分析与理论计算表明该风力机的最大风能利用率为15.1%,仿真结果基本符合理论预测。

摘要：针对地铁车辆轴温实时监测系统自供能的问题,文中提出了一种新型悬浮磁体结构的双自由度轨道车辆轴箱振动能量采集器,以便将车辆轴箱工作环境中存在的振动能转换为电能。基于机械集总系统模型和机电耦合模型,通过多物理场耦合构建了双自由度振动能量采集器有限元模型。加入内圈辐射充磁磁体,设计了新型悬浮磁体结构,并研究了在简谐激励下振动能量采集器的输出特性。与铜块-永磁体复合式悬浮磁体结构相比,该结构输出性能提高了165%,俘能系统峰值输出电流为63.0 mA,峰值功率为13.22 mW。文中研究内容为提升磁悬浮式振动能量采集器的响应特性和输出性能提供了理论支撑。

摘要：制动电阻现广泛用于地铁车辆再生制动产生多余电能的消耗。由于工作的间歇特性,通过电阻温度的监测控制散热风机运转功率,可减少风机常开造成的电能浪费和空气噪声。通过建立风机数学模型,并设计制动电阻温度控制器,借助MATLAB/Simulink对风机和温度控制器进行数值仿真验证性能。风机在矢量控制下可满足制动电阻散热通风的要求,电阻温度控制器在模糊算法在线整定参数的优化下更加稳定。

摘要：针对列车运行振动发电能量回收问题,为了将列车轨道振动机械能转换电能,需要对收回能量装置建立机电转换模型。能量回收装置可以为列车线路小功率监测设备使用,从而保障行车安全。通过利用正压电方程以及材料力学受力理论,建立城市轨道列车运行所产生的轮轨垂向振动作用下Cymbal俘能器组件回收装置转换模型。再利用MATLAB软件进行仿真,获得cymbal俘能器组件输出电压、输出功率等电学特性。仿真结果表明,获得了有效输出电压为54.3V,有效输出功率为1.46W。上述方法为列车运行能量回收设计提供了科学依据。