摘要：针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)预测电流控制系统在线优化计算负担大和抗负载扰动性能不足的问题,提出了一种基于负载转矩观测器的PMSM预测电流控制策略。首先,基于离散空间矢量调制构建虚拟电压矢量,并利用无差拍的思想对备选电压矢量控制集进行优化,降低电压矢量寻优的计算负担。然后,为了提高系统的抗负载扰动能力,设计降阶观测器对负载转矩进行实时观测,并将负载转矩观测值按比例前馈至电流环,补偿由负载转矩变化引起的电流波动。仿真结果表明,所提电压矢量寻优策略在保证控制效果的同时有效降低了计算负担,降阶观测器的引入明显提高了系统的抗负载扰动能力。

摘要：基于工程力学和结构优化方法,开展了提高车体整体性能的高速列车车体主结构型材的优化设计研究。首先,依据车体中部区域的变形特点建立现有高速列车车体整体模型和车体完整断面的平面模型,并在整体载荷作用下对两模型分别进行了刚度分析,结果表明用平面模型分析整体载荷下车体中部区域的垂向变形可信度高;然后,利用上述平面模型分析整体载荷下车体中部区域垂向变形可信度较高的特点,建立平面优化模型,并在整体载荷下对其进行型材的拓扑优化;再将优化确定的主结构型材筋板形状及布局更新到车体整体模型中,进而基于主结构型材厚度对频率和质量的灵敏度分析开展以车体第一阶频率最大为目标的尺寸优化;最后,对分级优化后的车体进行性能分析,结果表明:在最大垂向载荷下,车体底架边梁最大垂向位移降低了8.9%,第一阶频率提升了5.6%,结构质量减轻了4.1%。

摘要：动车组在高速运行时,由于外界气流路面激励等因素,外车门会产生巨大的振动与噪声,其直接影响动车乘坐的稳定性以及列车运行的安全性。针对外车门背板薄壁结构在前五阶模态频率处振动巨大的现象,将粒子阻尼应用于外车门振动噪声抑制。首先通过建立外车门粒子阻尼器的离散元模型,基于该模型仿真分析不同阻尼器填充参数下系统耗能;接着基于仿真结果对阻尼器填充参数进行优化设计,并通过实验分析了各填充材质下的隔声量。实验结果显示,在安装粒子阻尼器后隔声量达到5.33 dB,较大限度优化了外车门的辐射噪声,该结果也证明了将粒子阻尼技术应用于动车组外车门振动噪声抑制的有效性。

摘要：目前国内对于轨道车辆扭曲试验无论是开展现场试验还是进行仿真计算都没有成熟的经验,通过对比不同扭曲试验标准表明了出口铁路客车扭曲试验标准明显严苛。利用SIMPACK软件针对某型出口客车进行动力学建模,并依据试验标准进行了扭曲试验仿真计算,同时开展现场扭曲试验进行仿真计算结果验证。无论仿真计算还是现场试验结果均表明原有动力学参数的扭曲试验结果远超出试验标准的规定值。利用试验设计DOE方法调查了上千种不同动力学参数组合下对扭曲试验结果的影响,获得了动力学关键参数对于车辆扭曲试验的影响度,并基于各种不同参数的影响度重新优化了动力学参数。结果表明,所提出的车辆扭曲试验仿真计算流程弥补了仿真方面的不足,另一方面动力学参数影响度可以为企业产品设计提供理论依据,保证了出口车辆扭曲试验的通过性。

摘要：采用低温风洞试验对比了中国高速列车HST、法国高速列车TGV和德国高速列车ICE3的气动性能;基于EN 14067和TSI标准在铝质材料模型上测试了不同侧偏角下列车阻力、升力和倾覆力矩;利用粒子图像测速技术测量了列车周围流场,得到了高速列车与空气的相互作用机理和气动现象;采用计算流体力学方法模拟了高速列车实际运行情况,并与低温风洞试验流场测试结果进行了对比。研究结果表明:0°～10°侧偏角下列车阻力系数绝对值从大到小依次为HST、ICE3、TGV,侧偏角为0°时,3种列车的阻力系数分别为0.223、0.166、0.140;0°～5°侧偏角下列车升力系数绝对值从大到小依次为TGV、ICE3、HST,且数值均接近0,其中ICE3、HST为正升力,列车受压向轨面力,TGV为负升力,列车受上浮力;0°～5°侧偏角下列车倾覆力矩系数绝对值从大到小依次为TGV、HST、ICE3,侧偏角为0°时,3种列车倾覆力矩系数分别为0.021、0.019、0.011;HST高速列车由于头部双层造型设计,在头部曲面过渡处出现流动分离,增大了列车摩擦阻力和压差阻力,导致列车阻力系数比TGV和ICE3偏大一些,但阻力系数在高速列车头型设计技术要求限值0.25之内,且升力和倾覆力矩性能较好,列车具有良好的稳定性,满足高速列车头型气动设计的工程需求。

摘要：转向架构架是高速动车组(electric multiple units,EMU)的重要承载部件,其侧梁的焊接质量直接关系到列车运行的平顺性及安全性.为了研究焊接热输入对转向架侧梁焊接变形的影响,在侧梁结构中提取了曲线T形接头模型,以熔化极气体保护电弧焊(gas metal arc welding,GMAW)的焊接速度、焊接电流和焊接电压为研究对象,基于热机耦合仿真分析方法和具有交互作用的正交试验设计(design of experimental,DOE)方法建立代理模型,采用粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)获得了最优的焊接工艺参数组合.在此基础上,基于极差分析和方差分析(analysis of variance,ANOVA),进一步讨论了上述工艺参数对焊接热输入和焊接残余变形的影响.结果表明,采用最优工艺参数的曲线T形接头模型焊接角变形比采用原生产工艺参数的结果降低了5.04%,采用最优工艺参数的侧梁模型可以保证上下盖板焊接残余变形满足平面度不大于1 mm的要求,无需焊后调平.

摘要：为保证列车在发生碰撞时前端次要部位尽可能吸收撞击能量,减小主体结构的碰撞损伤,轨道车辆前端设有吸能结构以提高车辆的被动安全性,保证乘客和司机的安全。首先,对比了国内外不同碰撞标准对于碰撞条件的要求,总结出各标准在撞击场景和撞击障碍物方面规定的异同。其次,选取严苛的ASME RT-2标准作为设计输入条件,设计了两种吸能结构方案,其结构主要包括压溃元件、端梁和角柱等,通过Ls-Dyna对两种方案进行了仿真计算,计算结果表明,两种方案吸收能量均超过1.22 MJ。最后,对其中一种二级压溃吸能结构进行了碰撞试验,验证了仿真计算方法的有效性,验证了该结构能够满足ASME RT-2标准的要求。

摘要：在传统直射式激光三角测距方法的基础上,设计了一种基于位置敏感探测器的单透镜激光三角测头.引入一枚分束镜,将聚焦透镜和成像透镜合并为一枚.在空间布局上,令分束镜、探测器、聚光透镜三者共轴,使系统的结构更加紧凑,并推导了满足该结构的Scheimpflug条件.利用Zemax光学设计软件仿真光学系统,系统焦距20mm,入瞳直径4mm,总长20.5mm,可实现测量系统的小型化.同时,对位置敏感探测器进行非线性校正以及相关信号处理,保证在较高测量精度的前提下获得更大的工作范围,并提高系统对测量环境适应性,可广泛应用于工业实时在线检测等领域.

摘要：为测定轨道车辆转向架一系悬挂的三向动、静态刚度,提出了基于转向架试验台的刚度测定试验方法,利用构架固定装置固定被测转向架构架,将一系悬挂与二系悬挂分离,对一系悬挂沿三个方向分别施加力并测量对应位移,进而计算刚度值,根据测定刚度值评估转向架一系悬挂的弹簧质量和装配关系是否符合要求。对某型号地铁拖车转向架一系悬挂的动、静态刚度进行测定试验,测得一系悬挂的三向静态刚度值和设计值的误差均在设计允许范围(10%)内,被测转向架一系悬挂符合设计要求;1#一系悬挂和2#一系悬挂的横向动态刚度随着频率增加而降低,3#一系悬挂和4#一系悬挂的横向动态刚度则在频率约为5.5 Hz和8.5Hz时均有波动,不同轮对上动态刚度的不同是由于轮轴和轴箱的装配差异造成的,应该对被测转向架一系悬挂的装配关系进行适当调校。

摘要：为了完成基于复杂产品虚拟样机技术的协同仿真/设计任务,提出了一种控制模型移植和瞬时工作点线性分析的无缝集成解决方案。利用显式方程建模方法添加控制模型,并与多体系统动力学模型集成,由该模型求解器统一管理并组装成整机模型联立求解。当外包输出时,这种内部集成模型可以构建开环协同仿真,避免了代数循环问题。通过极小的协同步长设置,可控制多体系统动力学模型积分步长不协调所导致的输出偏差。为获得满足控制器设计要求的线性模型,采用了瞬时工作点的线性分析方法,因为准静平衡点对初始速度不敏感。对于曼彻斯特铁路客车标准模型,设计了直线通过垂向稳定的线性二次型高斯问题控制器,并验证了其鲁棒性。