[发明专利]一种基于动力需求的高速列车轻量化设计方法

说明书

本发明涉及公共交通领域，具体是对高速列车的轻量化设计方法，依次包括以下操作步骤：1)根据高速列车设计动力条件和已知高速列车设计平台得到气动阻力和动力参数优化初算结果；2)根据气动阻力和动力参数优化初算结果，进行高速列车轻量化质量校核和计算；3)根据高速列车轻量化质量校核和计算结果，得到高速列车轻量化质量条件下的动力特性。本发明提供一种基于动力需求的高速列车轻量化设计方法，以可靠的得到保证高速列车动力性能发挥时的列车轻量化质量下限，为列车设计初期在质量控制、轻量化节能设计上提供可靠依据。

技术领域

本发明涉及公共交通领域，具体是对高速列车的轻量化设计方法。

背景技术

近年来，我国高速铁路取得了较大发展，高速铁路运营里程增加，大量高速列车投入运营，且高速列车运行目标速度不断提高，运行能耗问题凸显，高速列车设计及运行节能问题备受关注，列车轻量化成为节能设计的主要措施之一。从功能转换关系来看，列车的质量越轻，运行能耗越低，这就要求列车较大程度的轻量化从而获得较大的节能收益。然而在轮轨系统中，列车的动力发挥需要列车质量保持在一定值以上，以期得到良好的轮周牵引力，此时则存在动力需求条件下的列车质量下限值。目前，国内外还没有一个较好的在动力需求条件下列车轻量化质量设计的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于动力需求的高速列车轻量化设计方法，以可靠的得到保证高速列车动力性能发挥时的列车轻量化质量下限，为列车设计初期在质量控制、轻量化节能设计上提供可靠依据。

为了实现上述目的，提供了一种基于动力需求的高速列车轻量化设计方法，依次包括以下操作步骤：

1)根据高速列车设计动力条件和已知高速列车设计平台得到气动阻力和动力参数优化初算结果；

2)根据气动阻力和动力参数优化初算结果，进行高速列车轻量化质量校核和计算；

3)根据高速列车轻量化质量校核和计算结果，得到高速列车轻量化质量条件下的动力特性。

进一步的是，所述气动阻力和动力参数优化初算结果包括初算所得的列车质量、整车动力及其冗余指标、恒功率特性起点速度、高速列车每车气动阻力占比。

进一步的是，根据高速列车设计动力条件得到气动阻力和动力参数优化初算结果包括以下步骤：

1)统计高速列车动力条件参数及高速列车动力冗余指标；所述高速列车动力条件参数包括列车质量、起动加速度、平均加速度、最高持续运行速度时的剩余加速度、最高运营速度、逆风风速、粘着条件、恒功率区起点速度；

2)根据所述高速列车动力参数、高速列车动力冗余指标，通过已知的高速列车设计平台得到气动阻力优化初算结果，根据气动阻力优化初算结果获取列车运行基本阻力参数和每车气动阻力占比。

进一步的是，对所述的列车轻量化质量校核和计算包括以下步骤：

1)基于动力特性设计方法，得出高速列车运行牵引特性；

2)计算和校核拖车粘着条件，进行拖车轻量化计算，获取拖车轻量化质量；

3)根据得到的拖车轻量化质量结果，计算和校核动车粘着条件，进行动车轻量化计算，并根据动车动力输出要求得到动车轻量化质量；

4)将拖车和动车轻量化质量重复进行牵引特性、粘着条件计算和校核、轻量化计算步骤，直至得到动力需求条件下的最轻列车质量，以得到列车轻量化质量计算结果。

进一步的是，在计算和校核拖车粘着条件时，根据列车整车的动车、拖车排列顺序进行拖车轻量化计算。

进一步的是，所述得到高速列车轻量化质量条件下的动力特性，所述动力特性包括牵引、再生制动特性。