定形态隧道压力波激扰下车内压力迭代学习控制

1

作者 陈春俊 曹宇啸 +1 位作者 何智颖 杨露 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期20-28,共9页

同一列车重复通过同一隧道时所产生隧道压力波激扰具有形态相似、变尺度变幅值的特性.针对现有控制策略未考虑这一定形态特性的问题,提出一种基于高阶反馈遗忘迭代学习的控制方法.首先,建立高速列车车内外气压传递数学模型,并利用实测... 同一列车重复通过同一隧道时所产生隧道压力波激扰具有形态相似、变尺度变幅值的特性.针对现有控制策略未考虑这一定形态特性的问题,提出一种基于高阶反馈遗忘迭代学习的控制方法.首先,建立高速列车车内外气压传递数学模型,并利用实测车内外压力数据进行修正与验证;其次,通过控制列车通风设备的阀门来减缓车内压力变化,提出阶反馈遗忘迭代学习控制算法,并设计变幅值和变尺度处理方法;最后,利用实测压力波生成一组定形态的随机压力波,并进行仿真分析.仿真结果表明:在重复定形态的隧道压力波激扰下,高阶反馈遗忘迭代学习控制算法能够使车内压力在第8个迭代周期后1 s变化率基本收敛到200 Pa/s以下,而且均方根误差也在第4个迭代周期后降低到15.0000%以下. 展开更多

关键词 高速列车 隧道压力波 迭代学习控制 重复定形态

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快速轨道交通隧道压力波控制及通风系统设计与实践

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作者 姚富宏 《现代城市轨道交通》 2023年第7期75-82,共8页

文章结合工程实际,通过数值模拟、模型试验、实车测试等多种手段,研究并提出适用于140~160km/h快速轨道交通工程的乘客舒适度标准、列车密封性指标、区间隧道净空面积、车站轨行区隧道净空面积、隧道洞口缓压措施、区间设备设施承压要... 文章结合工程实际,通过数值模拟、模型试验、实车测试等多种手段,研究并提出适用于140~160km/h快速轨道交通工程的乘客舒适度标准、列车密封性指标、区间隧道净空面积、车站轨行区隧道净空面积、隧道洞口缓压措施、区间设备设施承压要求等隧道压力波控制的关键技术措施。此外,对快速轨道交通线路的区间隧道通风制式、轨行区排热系统优化、隧道风机配置、长大山岭隧道通风防灾等问题进行分析研究及实践探索。文章给出的相应技术建议措施可为类似工程提供参考。 展开更多

关键词 快速轨道交通 隧道压力波 隧道通风 山岭隧道

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高速地铁隧道压力波研究 被引量：8

3

作者 毕海权 雷波 巩云 《暖通空调》 北大核心 2017年第5期36-41,35,共7页

根据地铁隧道结构,基于一维特征线理论,建立了含地铁区间隧道及竖井的隧道压力波计算模型。采用数值计算方法对地铁隧道压力波进行了研究,分析了列车运行速度、隧道横截面积、竖井横截面积及密封指数对车内压力变化的影响,根据压力变化... 根据地铁隧道结构,基于一维特征线理论,建立了含地铁区间隧道及竖井的隧道压力波计算模型。采用数值计算方法对地铁隧道压力波进行了研究,分析了列车运行速度、隧道横截面积、竖井横截面积及密封指数对车内压力变化的影响,根据压力变化的舒适度标准,给出了不同列车运行速度条件下高速地铁隧道设计参数的建议。 展开更多

关键词 地铁 隧道压力波 阻塞比 密封指数 数值计算

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高速列车隧道压力波模拟系统仿真控制研究 被引量：7

4

作者 杨伟芳 陈春俊 邓力 《中国测试》 CAS 北大核心 2014年第2期101-104,共4页

高速列车在隧道中运行、交会时,车体表面将形成复杂的膨胀波和压缩波,引起车体变形,影响行车安全。车外压力波通过车体传入车内引起车内空气压力的波动,影响乘车舒适度。使用实测的隧道压力波为期望波形,采用AMESIM与Matlab构建联合仿... 高速列车在隧道中运行、交会时,车体表面将形成复杂的膨胀波和压缩波,引起车体变形,影响行车安全。车外压力波通过车体传入车内引起车内空气压力的波动,影响乘车舒适度。使用实测的隧道压力波为期望波形,采用AMESIM与Matlab构建联合仿真的模式来设计高速列车隧道压力波模拟控制系统。针对模拟系统大容量、大滞后及强非线性特点,采用迭代学习控制算法来实现隧道压力波的重建。仿真验证表明:迭代学习控制算法的控制误差比常规算法小,控制效果较理想。 展开更多

关键词 高速列车 隧道压力波 车体气密性 迭代学习控制 AMESIM软件

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基于一维流动模型的高速列车隧道压力波特性 被引量：4

5

作者 贾永兴 杨永刚 梅元贵 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第24期106-114,共9页

高速列车通过隧道过程中引起隧道内压力的剧烈波动,会诱发车内压力波动并可能引起车体疲劳破坏等问题。而研究此类问题的基础在于快速准确预测隧道压力波。基于一维可压缩非定常不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法,对单车通过隧道和... 高速列车通过隧道过程中引起隧道内压力的剧烈波动,会诱发车内压力波动并可能引起车体疲劳破坏等问题。而研究此类问题的基础在于快速准确预测隧道压力波。基于一维可压缩非定常不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法,对单车通过隧道和两列车隧道内交会进行数值模拟。选取京沪高速铁路隧道为研究对象,通过全时间区域下隧道空间中的压力传播的过程图描述压力波的形成过程,给出隧道内交会压力波比单车通过隧道的压力波剧烈的原因,研究列车速度和阻塞比对车外最大压力值和最小压力值的影响特性。结果表明,高速列车通过京沪高铁典型长度隧道时,其车体表面承受的最大压力波动基本与车速的平方成正比,而其与阻塞比基本呈线性关系。 展开更多

关键词 高速列车 隧道压力波 一维可压缩非定常不等熵流动模型 特征线法

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高速列车隧道压力波模拟迭代遗忘因子控制 被引量：4

6

作者 方超 陈春俊 熊文伟 《控制工程》 CSCD 北大核心 2015年第3期486-489,共4页

高速列车在隧道运行、隧道交会时车内、外会产生交替变化的气压差,对车体气密性及材料耐疲劳强度提出更高要求。基于Matlab和AMESim构建联合仿真平台,设计高速列车隧道压力波模拟系统。使用实测隧道压力波数据作为期望输出,研究车体气... 高速列车在隧道运行、隧道交会时车内、外会产生交替变化的气压差,对车体气密性及材料耐疲劳强度提出更高要求。基于Matlab和AMESim构建联合仿真平台,设计高速列车隧道压力波模拟系统。使用实测隧道压力波数据作为期望输出,研究车体气密疲劳性能。考虑到模拟系统非线性、大时滞及多扰动特点,采用一种带有时变遗忘因子的开环迭代PID控制算法。仿真结果表明,其系统更稳定、收敛速度更快。 展开更多

关键词 隧道压力波 迭代学习控制 遗忘因子 AMESIM

原文传递

隧道压力波数值模拟软件开发与应用 被引量：3

7

作者 王磊 余南阳 龚波 《现代隧道技术》 EI 2004年第5期21-26,31,共7页

文章主要介绍了隧道压力波数值模拟软件的原理与应用。该软件以一维可压缩非定常流动模型为基础 ,采用特征线法计算列车通过隧道时产生的压力波及相关的空气动力参数。

关键词 隧道压力波 应用软件 特征线法

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ARIMA-BP神经网络高速列车隧道压力波预测模型研究 被引量：5

8

作者 陈春俊 杨露 +1 位作者 何智颖 周林春 《中国测试》 CAS 北大核心 2021年第10期80-86,共7页

为更精准地进行车内压力波动控制,需要预测高速列车通过隧道时车外隧道压力波的实时变化值。在对列车历史运行重复隧道压力波数据的分析基础上,采用工况匹配(WCM)与加权K最近邻(WKNN)算法从数据库中选取若干与本次工况相接近的运行状态... 为更精准地进行车内压力波动控制,需要预测高速列车通过隧道时车外隧道压力波的实时变化值。在对列车历史运行重复隧道压力波数据的分析基础上,采用工况匹配(WCM)与加权K最近邻(WKNN)算法从数据库中选取若干与本次工况相接近的运行状态数据,并根据相似程度确定数据权重,构建预测用的历史数据。分别采用差分自回归滑动平均(ARIMA)与BP神经网络(BPNN)模型对隧道压力波进行预测,并将两种预测结果并联考虑,形成ARIMA-BPNN隧道压力波组合预测模型。利用武广客运专线某隧道压力波实测数据进行仿真。仿真结果表明:与WCM-WKNN-ARIMA及WCM-WKNN-BPNN单一预测模型以及WCM-ARIMA-BPNN组合预测模型相比,所建立组合模型能有效对隧道压力波进行预测,且能够取得更高精度的预测结果。 展开更多

关键词 高速列车 隧道压力波预测模型 差分自回归滑动平均-BP神经网络组合模型 工况匹配算法 加权K最近邻算法

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高速列车通过隧道压力波特性试验研究 被引量：10

9

作者 何德华 陈厚嫦 张超 《铁道机车车辆》 2014年第5期17-20,124,共5页

近年来,在多条高速线路上对各型高速列车进行了一系列隧道通过和隧道交会试验。现通过对这些空气动力学实车试验数据进行详细分析,获得了高速列车通过隧道和在隧道内交会过程中的压力波特性,以及压力波随列车长度、运行速度和隧道长度... 近年来,在多条高速线路上对各型高速列车进行了一系列隧道通过和隧道交会试验。现通过对这些空气动力学实车试验数据进行详细分析,获得了高速列车通过隧道和在隧道内交会过程中的压力波特性,以及压力波随列车长度、运行速度和隧道长度等影响因素变化的规律。 展开更多

关键词 列车空气动力学 隧道压力波 高速列车 实车试验研究

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高速列车单车通过隧道压力波的研究 被引量：10

10

作者 刘小燕 陈春俊 王亚南 《机械》 2014年第12期1-4,58,共5页

采用计算流体力学的数值计算方法对基于三维、瞬态、可压缩Navier-Stokes方程和κ-ε两方程紊流模型进行求解,模拟高速列车单车通过隧道时列车外流场的特性,分析高速列车单车通过隧道的压力波特性及阻力变化规律。结果表明列车单车通过... 采用计算流体力学的数值计算方法对基于三维、瞬态、可压缩Navier-Stokes方程和κ-ε两方程紊流模型进行求解,模拟高速列车单车通过隧道时列车外流场的特性,分析高速列车单车通过隧道的压力波特性及阻力变化规律。结果表明列车单车通过隧道的压力波最小负压值与速度为二次函数的关系,列车阻力主要由压差阻力构成。研究结果可为解决隧道空气动力学问题提供参考依据。 展开更多

关键词 隧道压力波 空气动力学 计算流体力学 高速列车

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货运动车组装载门凹陷对隧道压力波的影响 被引量：1

11

作者 段修平 王慕之 +1 位作者 刘斌 梅元贵 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1373-1379,1428,共8页

以时速350km货运动车组为对象,采用重叠网格的有限体积数值计算方法,研究单列带有装载门的高速货运动车组通过隧道时,装载门凹陷对车外压力波形成变化特性的影响。结果表明:装载门凹陷使车外最大正压值和最大压力峰峰值显著增大;各车厢... 以时速350km货运动车组为对象,采用重叠网格的有限体积数值计算方法,研究单列带有装载门的高速货运动车组通过隧道时,装载门凹陷对车外压力波形成变化特性的影响。结果表明:装载门凹陷使车外最大正压值和最大压力峰峰值显著增大;各车厢顶部最大正压值增大50%～150%,各装载门处最大正压值增大100%～350%,各风挡处最大正压值增大50%～110%。本文结果可为高速货运动车组装载门设计提供参考。 展开更多

关键词 货运动车组 隧道压力波 装载门凹陷 数值模拟 重叠网格法

原文传递

隧道空气压力波浅水槽拖动模型试验的实时检测 被引量：27

12

作者 高品贤 余南阳 雷波 《铁道学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第3期43-46,共4页

实时检测是浅水槽拖动模型试验模拟高速列车在隧道内运行时空气压力波变化的关键技术 ,本文对这一问题进行了深入研究 ,成功地研制了实时检测系统 ,并取得了满意的试验效果 ,对隧道压力波的试验研究具有重要的应用价值。

关键词 隧道压力波 模型试验 实时检测 浅水槽 高速列车

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隧道单车压力波数值模拟验证研究 被引量：7

13

作者 王磊 万晓艳 +1 位作者 余南阳 吴健 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第12期104-107,共4页

数值模拟在隧道压力波研究中能灵活模拟不同的工况,并且在费用方面与现车试验、实验室模拟试验相比有不可替代的优越性,因此越来越受到研究人员和隧道设计单位的重视和关注。但国内数值模拟软件因缺乏现车试验数据的支持,故其可靠性一... 数值模拟在隧道压力波研究中能灵活模拟不同的工况,并且在费用方面与现车试验、实验室模拟试验相比有不可替代的优越性,因此越来越受到研究人员和隧道设计单位的重视和关注。但国内数值模拟软件因缺乏现车试验数据的支持,故其可靠性一直备受争议。为验证我校自主开发的数值模拟软件,笔者对不同车型以不同车速通过遂渝高速铁路线上的荆竹岭和松林堡两个隧道时产生的隧道压力波进行数值模拟,并将模拟结果与遂渝高速铁路现车试验数据加以比较。结果表明:模拟结果的波形变化规律和趋势与现车试验结果基本一致,且隧道压力波最大值和最小值的误差小于5%,满足工程应用要求,成功验证了该数值模拟软件的可靠性和先进性,最后笔者对误差来源进行分析,为进一步改进和完善该数值模拟软件指出了方向。 展开更多

关键词 隧道压力波 隧道 应用软件 特征线法

原文传递

高速磁浮列车隧道交会时洞内压力波动数值模拟研究 被引量：5

14

作者 贾永兴 杨振 +1 位作者 姚拴宝 梅元贵 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期86-94,共9页

应用一维可压缩非定常不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法,研究时速600 km等级高速磁浮列车交会时隧道内压力峰值的分布规律,分析隧道长度、隧道净空面积、列车运行速度和列车长度对列车交会时隧道内压力峰值的影响规律。结果表明:... 应用一维可压缩非定常不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法,研究时速600 km等级高速磁浮列车交会时隧道内压力峰值的分布规律,分析隧道长度、隧道净空面积、列车运行速度和列车长度对列车交会时隧道内压力峰值的影响规律。结果表明:隧道中央测点的压力波动最剧烈,压力峰值以隧道中央位置为中心点往隧道2侧对称分布;列车运行速度为400~650 km·h^-1、列车编组为3~10辆时,基于隧道内压力峰值的最不利隧道长度在160~1000 m范围;隧道内压力峰值均随隧道净空面积增加而减小,随列车运行速度的增大而急剧增大,列车长度对其基本无影响;拟合发现隧道内压力峰值与隧道净空面积约-1.1^-1.4次幂成正比,与列车运行速度约2.0~3.8次幂成正比;当采用现有350 km·h^-1等级高速铁路双线隧道净空面积标准,并且2列列车以600 km·h^-1交会时,隧道内压力峰值高达±30 kPa,必须增大隧道净空面积或增设竖井等减压设施以满足ERRI医学健康标准。 展开更多

关键词 高速磁浮列车 隧道压力波 列车交会 隧道长度 隧道净空面积 列车运行速度 列车长度

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开孔中隔墙对特长隧道内压力波动的影响研究 被引量：2

15

作者 贾永兴 梅元贵 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期837-845,共9页

采用一维可压缩非定常不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法对时速300 km的CRH2G高速列车通过10 km特长隧道时诱发的压力波动进行数值模拟研究。考虑到高速铁路隧道断面及中隔墙开孔尺度的特点,采用薄壁孔口出流模型模拟隔墙开孔处的... 采用一维可压缩非定常不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法对时速300 km的CRH2G高速列车通过10 km特长隧道时诱发的压力波动进行数值模拟研究。考虑到高速铁路隧道断面及中隔墙开孔尺度的特点,采用薄壁孔口出流模型模拟隔墙开孔处的流动。与国外实验结果对比显示,本文数学模型及计算结果能有效模拟设置开孔中隔墙的铁路隧道内的压力波动。初步揭示了开孔面积、开孔间距及开孔方式等对列车及2列车对向通过时设置开孔中隔墙的隧道内压力波动及峰值的影响规律。本文研究方法和结果可为特长铁路隧道内中隔墙开孔设置方式提供数据支持。 展开更多

关键词 开孔中隔墙 特长隧道 高速列车 隧道压力波

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复兴号动车组车内压力波动关键因素耦合研究

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作者 周新喜 尹棠俊 +2 位作者 李鹏 陈垒 刘渠海 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1974-1982,共9页

高速列车过隧道时,会形成交变压力进而导致车厢内压力波动加剧,对旅客耳部舒适性产生严重影响。研究人员为了减缓车内压力波动,往往需要通过大量的实车试验获取车内压力变化规律,以确定列车过隧道时空调压力阀的开闭条件,但同时也导致... 高速列车过隧道时,会形成交变压力进而导致车厢内压力波动加剧,对旅客耳部舒适性产生严重影响。研究人员为了减缓车内压力波动,往往需要通过大量的实车试验获取车内压力变化规律,以确定列车过隧道时空调压力阀的开闭条件,但同时也导致了试验成本的急剧增加。因此,本研究旨在定量化建立各关键设计参数与车内压力波动幅值之间的联系,以节约相应的试验成本。首先,基于三维、非定常、可压缩的RANS方程与k-ε两方程湍流模型,采用数值计算方法揭示列车运行速度与隧道长度对车外压力波动的影响机制,并基于动模型试验验证了数值计算的可靠性。同时建立基于车体气密性指数的车内外压力理论转换计算方法,并基于实车试验验证了这一转换方法的准确性。最终,结合响应面法,提出以车内压力3 s变化率为响应值,以列车运行速度、隧道阻塞比和长度为设计变量的参数代理模型。基于这一模型,车辆技术人员通过输入列车速度、隧道阻塞比和长度等设计变量,即可得到车内压力变化幅值,为确定列车通过隧道时空调压力阀的开闭条件提供参考,从而节约试验成本。 展开更多

关键词 车内压力 隧道压力波 响应面法 代理模型

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高速列车隧道交会压力波特性分析 被引量：2

17

作者 刘璐 高品贤 《交通运输工程与信息学报》 2015年第4期90-95,共6页

随着列车运行速度的大幅度提高,列车在隧道高速交会时就形成了瞬变的交会压力波。对车体侧壁而言,瞬变交会压力波是一种瞬态激励,激励频带宽,几乎能激发车体侧壁及相关部件的所有振动模态,并产生较强的空气动力噪声。这种复杂的动力学现... 随着列车运行速度的大幅度提高,列车在隧道高速交会时就形成了瞬变的交会压力波。对车体侧壁而言,瞬变交会压力波是一种瞬态激励,激励频带宽,几乎能激发车体侧壁及相关部件的所有振动模态,并产生较强的空气动力噪声。这种复杂的动力学现象,对车体侧壁变形、列车隧道运行的噪声及运行安全性都有不可忽视的影响。论文从三方面对实测隧道交会压力波的特性进行了深入分析:交会压力波的时-频特性、主要参数值及其与车速的关系、交会压力波对车体侧壁振动的激励作用。论文通过倒频谱分析,得出隧道压力波不是单一线性叠加波,而含乘积性成分。本文为进一步研究瞬变交会压力波对车体侧壁变形的影响和对列车隧道运行噪声的影响,提供了新的依据。 展开更多

关键词 高速列车 隧道交会压力波 瞬态激励 振动模态

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高速铁路隧道内外压力脉动数值模拟用边界条件的研究 被引量：1

18

作者 王睿 梅元贵 +1 位作者 郝磊 许建林 《现代隧道技术》 EI 北大核心 2014年第3期117-123,共7页

高速列车通过隧道将诱发隧道内外的压力脉动,其中包括隧道内压力波和隧道进出口波。在对这两类空气动力学现象同时进行数值模拟时,会产生有关开放边界和隧道出口端边界的选用问题。文章基于三维可压缩非定常湍流流动模型,采用CFD软件中... 高速列车通过隧道将诱发隧道内外的压力脉动,其中包括隧道内压力波和隧道进出口波。在对这两类空气动力学现象同时进行数值模拟时,会产生有关开放边界和隧道出口端边界的选用问题。文章基于三维可压缩非定常湍流流动模型,采用CFD软件中的滑移网格技术,模拟高速列车穿过隧道的全过程。通过改变两种计算区域隧道远场开放边界条件以及隧道出口边界条件,考察了其对隧道内压力波以及进口波计算结果的影响特性,得出了开放边界对进口波影响较大,出口边界对隧道压力波影响较大。研究进出口波时,开放边界采用黎曼边界条件较合适;研究隧道压力波时,出口边界采用压力边界条件较合适。 展开更多

关键词 高速铁路 隧道压力波 进出口波 开放边界 出口边界 边界条件

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基于流固耦合的隧道压力下车体变形对车内压力的影响分析 被引量：2

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作者 冯永平 陈春俊 陈仁涛 《机车电传动》 北大核心 2021年第3期80-85,共6页

当高速列车通过隧道时,隧道压力波通过车体变形、密封缝隙和换气风道引起车内压力变化,造成乘客不适。为探明由车体结构变形这单一因素引起的车内压力波动情况,构建了完全密封的车体结构和车厢结构模型,基于STAR-CCM+/Co-Simulations模... 当高速列车通过隧道时,隧道压力波通过车体变形、密封缝隙和换气风道引起车内压力变化,造成乘客不适。为探明由车体结构变形这单一因素引起的车内压力波动情况,构建了完全密封的车体结构和车厢结构模型,基于STAR-CCM+/Co-Simulations模块,仿真计算了高速列车以350 km/h的速度通过隧道时车体结构的振动位移情况、车内压力变化和车内压力变化率,并与气体状态方程理论数值模拟计算对比。结果表明,车门的振动位移最大;基于流固耦合理论和理想气体状态方程的2种数值模拟方法的结果误差为16.8%,相互验证了计算结果的可靠性;车内压力与车体内的容积成反比,车内最大负压为195.3 Pa,车内压力3 s变化率小于203.1 Pa/(3 s),车内压力1 s变化率小于149.6 Pa/s,满足舒适性要求,为建立多因素耦合作用下的车体模型研究提供帮助。 展开更多

关键词 高速列车 动车组 车体变形 隧道压力波 车内压力波 仿真

原文传递

400km/h动车组车体压力载荷隧道参数影响特征研究 被引量：3

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作者 王志钧 李艳 +2 位作者 魏康 梅元贵 魏德豪 《高速铁路技术》 2021年第5期46-51,67,共7页

列车高速进入隧道时产生的压力波动对列车气动阻力、车体结构疲劳强度和车内人员舒适性等产生不利影响。随着动车组运行速度的不断提高,高速列车进入隧道产生的空气动力学问题将更加突出和显著。本文采用一维非定常不等熵流动模型和特... 列车高速进入隧道时产生的压力波动对列车气动阻力、车体结构疲劳强度和车内人员舒适性等产生不利影响。随着动车组运行速度的不断提高,高速列车进入隧道产生的空气动力学问题将更加突出和显著。本文采用一维非定常不等熵流动模型和特征线方法,在数值模拟400 km/h动车组单列车通过隧道和隧道中央等速交会压力波形成机理和车外压力变化的基础上,研究了动车组通过隧道时隧道长度和隧道净空面积对车外压力载荷的影响特性,进一步验证了基于车外压力幅值的最不利隧道长度估算公式的合理性。本文研究结果为确定400 km/h动车组车体压力载荷的分布范围提供了基础数据。 展开更多

关键词 400km/h动车组 隧道压力波 压力载荷 隧道参数 一维流动模型 最不利隧道长度

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