列车设计（精选十篇）
列车设计 篇1
高速列车作为一种普遍应用的交通工具, 最大的特点是其公共性.深泽直人, 提出过他“设计轮廓”的观点, 即某件东西在空间里留下边沿, 而设计就是寻找合适的轮廓.也就是设计要求越清晰明了, 更容易设计.高速列车内饰设计的难点在于, 甲方绝对不是一个人.甲方会是成千上万的人.那么这样的轮廓就太大了, 设计也就不可能百分之百满足所有人的要求.一个具体的设计如何讨好一群人?这样的好设计从何而来。其次高速列车内饰设计是一个系统化的设计。由于列车内饰的组成部分既杂乱又有很高的重复性.怎样协调各个部分的关系就成为重点之一, 同样也是难点之一。
2 中国高速列车内饰设计的现状
现有四个车型的和谐号高速列车, 均由中国的南车四方和北车长客与外国高速列车制造公司共同研制。它们分别是瑞典AB的Regina (CRH1) , 日本新干线的E2-1000 (CRH2) , 德国的ICE3 (CRH3) , 芬兰铁路包装公司的SM3 (CRH5) 。中国的和谐号列车外观与这些原型比较对其原型的设计基本上改动不大。然而由于工艺, 还有选材的不同, 甚至是知识产权等各种原因, 列车的内饰设计与原型存在着一定得差距。最能看出问题的就是餐车部分, 中国高速列车的餐车更像是仓库。这样的构造很明显不是为中国人传统的饮食习惯所设计。同时餐车作为一个不同于其它车厢的功能区域, 与一般的车厢相比具有一定的娱乐性装饰性。为了中国高速列车未来的发展, 铁道部希望中国能设计出有中国特色的高速列车, 使其系统化、品牌化。而不仅仅是借用他国设计, 胡乱拼凑。
3 高速列车内饰设计的实际案例分析
高速列车对于中国来说, 也只是近几年的事情。然而它在国外的发展已有很长一段时间。伴随着高速列车的发展, 优秀的列车设计公司层出不穷, 比如法国的MBD、德国的N+P等。这些设计公司受到国内外铁路运营公司的委托, 为世界各国的高速列车设计外观与内饰。到今天, 已有不少成功的设计范例。中国的高速列车设计需要向这些设计公司学习, 从中得到自己的设计方法。
德国ICE 高速列车内饰设计:
N+P是德国最著名的设计公司之一, 专长于技术复杂的产品设计, 如交通工具设计, 电子产品设计。ICE全部颜色的种类不超过3类, 分别为灰、蓝、红。颜色沉稳, 为中性色彩偏灰色系。现代感, 科技感十足。VIP车厢座椅, 座椅靠背和椅垫都是皮革, 头枕是布料。座椅背面是塑料硬壳, 靠背背面上方带有电视机、遥控器。一等车厢座椅和VIP座椅的差别在于没有背面上的电视与遥控器。这款座椅也出现在头车区域。二等车厢座椅, 座椅靠背和椅垫均为布料。背部不带电视与遥控器。总体看来, 三款座椅的外形与色彩区别并不大, 主要的区别在于功能的多少, 还有材质的优劣。
法国TGV 高速列车内饰设计:
这里列举的是法国TGV列车内饰设计的一个案例由法国著名的设计公司MBD与法国著名时尚设计师Christian Lacroix联手设计的。在Lacroix的作品中, 充满缤纷的桃红, 艳丽的橙黄与浓郁的紫, 全彩系的应用大胆也新鲜, 打破以往列车内饰设计的沉闷色调。其中在一等车, 二等车对座椅色彩的排布可谓为经典。色彩的跳跃感不仅满足了视觉上的享受, 也起到了拉伸空间的作用。TGV内部与外表面不同部分, 使用的各种各样的纹理图案。TGV-R上使用的这一系列纹理看上去十分随意。有的甚至不是可连续纹理。这样的特点不仅仅体现在平面的图案上, 在灯带和餐车吧台的排布上也有体现。
4 对比与总结
比较ICE与TGV-R内饰设计风格, 有着很大的不同。N+P在为德国的高速列车设计时, 在外观和颜色上都求稳, 求统一, 求和谐。条理清晰, 控制精确给乘客带来了使用上的快感。正像现代主义一样, 它强调技术性。然而MBD走的是另一个方向。让大师为我们去发现美吧。感觉只能靠感觉来引导, 用技术手段去触动人的心, 只会出现蹩脚的模仿。绚丽的色彩, 丰富的情感完全代表着法国这个热情的国家, 也为TGV创造了全新的形象。
虽然方法不同, 但都是为了一个目的——美。系统性上的不同在于, 德国人看到的是系统的正面。严谨, 整齐划一是其设计的重点。而法国人看到的却是系统的反面。他们在系统里看到了呆板, 无聊的重复。在整体的统一中, 做出引人瞩目的亮点。两种截然不同的设计都是成功的范例。他们都有各自的理念贯穿在设计中。更重要的是, 设计中的各种关系被协调地很好。这种关系就是公共性与个性化的关系, 系统与特例的关系, 也可以说是视觉上强与弱的关系。理念的不同导致设计结果的不同。中国的列车内饰设计走其中的哪一个方向都是可行的, 但是最重要的是要学习国外设计对关系的重视和把握。中国必将找到自己的关系比, 以它来指导设计.
参考文献
[1]钱仲侯.高速铁路概论[M].北京:中国铁道出版社, 1994.
[2]钱立新.世界高速铁路技术[M].北京:中国铁道出版社, 2003.
列车巡检智能管理系统的设计 篇2
列车巡检智能管理系统的设计
介绍了列车巡检智能管理系统在铁路管理系统中的作用.阐述了系统的功能、系统的硬件结构设计和软件结构设计.本系统作为一种科学化管理工具,使在途信息管理科学化,规范化,实时化;通过实时信息记录可以发现各种事故隐患,从而有效地提高运输效率,确保运输安全.
作 者：户国 邵银萍 成亮 HU Guo SHAO Yin-ping CHENG Liang 作者单位：兰州交通大学,自动化与电气工程学院,兰州,730070 刊 名：重庆工学院学报（自然科学版） ISTIC英文刊名：JOURNAL OF CHONGQING INSTITUTE OF TECHNOLOGY （NATURAL SCIENCE EDITION） 年，卷(期)： 21(11) 分类号：U469 关键词：铁路 巡更系统 传感器列车设计 篇3
关键词：刚度协调策略；高速列车；车体结构；结构优化；应力幅值 文献标识码：A
中图分类号：U271 文章编号：1009-2374（2016）05-0029-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.015
1 概述
近年来，随着我国高速列车的迅猛发展，特别是京沪、京广、哈大等高速铁路开始运营以来，对高速列车运行能力的要求不断提高。作为关键的人机界面部件和承载部件，高速列车车体在列车高速运行过程中，承受着复杂多变的力学问题，如巨大的牵引力、空气阻力等，车体的强度问题和疲劳问题尤为突出，因此，开展高速列车车体关键部位结构优化设计技术研究，降低其应力幅值，对于保障列车安全运行具有重要意义。
列车关键部位结构优化设计分为三个方面，即尺寸优化、形状优化、拓扑（布局）优化。高速列车车体一般采用大型挤压中空铝型材焊接而成，容易产生强度问题和疲劳问题的为应力集中区域，根据参考文献[2]可知，应力集中不过是现象，本质则是刚度的突然变化所致。大量的结构强度计算及试验结果也表明，应力在固体局部区域内显著增高的现象，多出现于尖角、孔洞、缺口、沟槽以及有刚性约束处及其邻域。因此，利用刚度协调策略，通过形状优化来减小刚度突然变化是降低应力集中系数、提高结构强度储备和刚度储备的有效优化设计途径。本文以某型号动车组为研究对象，利用刚度协调策略，在车体静强度计算与试验的基础上进行优化，改进车体断面及局部结构，使应力幅值有较大幅度的降低。
2 车体模型简介
本文所研究的动车组车体结构采用全铝合金整体承载内走廊式结构，由底架、侧墙、端墙、车顶等焊接组成。在ANSYS中建立车体几何模型，然后进行有限元网格划分，车体平均网格边长为80mm，主要采用板壳单元模拟，侧门上角及端门补强角采用实体网格，车体与转向架接口处、枕内外顶车位处、端墙加载区域、车钩安装区域等处设rbe3单元。车体材料为铝合金，弹性模量E=69GPa，泊松比μ=0.33，剪切模量G=2（1+μ）/E，动车组有限元模型见图1。
3 主要计算工况和结果分析
计算工况共计21个工况：8个纵向工况、9个抬车工况、1个垂向工况、1个扭转工况和2个组合工况。在所有计算工况中，1500kN车端压缩与垂向静载组合工况的载荷工况最复杂，故以该工况分析校核强度。
3.1 载荷施加
在车内地板上施加均布载荷；在车内地板主变压器和主变换装置所在位置施加集中载荷；在两端牵引梁处施加1500kN的压力。
3.2 位移约束
在对称剖面上施加对称边界条件（y向位移越多，x向和z向转动约束）；在车轮支撑处，通过刚性梁单元施加z向位移约束；CE2端局部施加x向位移约束。中间车位移约束为：在对称面上施加对称位移约束（y向位移约束，x向和z向转动约束）；在车轮区域添加刚性单元并在刚性单元的末端施加z向位移约束。
3.3 计算结果分析
中间车的最大应力发生在牵引梁末端区域，此处包含牵引梁腹板型材与底架地板型材的对接焊缝以及牵引梁腹板型材与牵引梁下盖板型材的对接焊缝，其中最大应力为145MPa，大于焊缝热影响区材料的屈服极限115MPa，该处结构不能满足相关标准要求，在车辆运行过程中极有可能会发生损坏。因此，有必要对此区域进行优化改进。
除牵引梁区域外，在顶部与侧墙交界处的圆弧处有应力集中且此处应力分布不均，梯度较大，如图3所示：
4 结构优化
4.1 局部区域优化
根据计算结果与试验结果可知，牵引梁区域需要优化改进。对牵引梁结构进行分析，发现牵引梁腹板型材与底架地板型材的对接焊缝以及牵引梁腹板型材与牵引梁下盖板型材的对接焊缝处存在缺口，截面面积发生突变，拉压刚度相应变化，造成较大应力集中。为了降低应力值，可利用刚度协调策略，将缺口处打磨圆滑，其有限元网格见图4，该区域的最大应力值降为111.8MPa，满足强度要求。
4.2 断面结构优化
型材之间的相互连接状况以及型材自身的斜筋布置、型腔大小都会影响应力的分布。调整型材SFE10-001XC第一个型腔的大小；对型材SFE10-003XC进行了内筋疏化。图6（a）和6（b）分别给出了优化前后型材的不同布置，图7为优化结构后应力结果。
（a）优化前 （b）优化后
5 试验验证
试验工况共计15个工况：10个纵向工况、4个抬车工况、1个垂向工况及若干个组合工况，在1500kN车端压缩与垂向静载组合工况的载荷工况下，牵引梁末端区域也出现了应力超标，最大应力为137MPa。
同样，在静强度试验时，按照优化后的三维模型样式对缺口处打磨圆滑，但是由于人工打磨不能达到三维模型的精细度，该区域的最大应力值为114.6MPa，小于焊接区域材料的屈服强度，满足强度要求。
6 结语
通过有限元计算及车体静强度试验对某动车组车体进行了分析和校核，在牵引梁区域的牵引梁腹板型材与底架地板型材的对接焊缝、牵引梁腹板型材与牵引梁下盖板型材的对接焊缝处以及在顶部与侧墙交界处的圆弧处存在应力集中现象。利用刚度协调策略对上述区域进行优化改进，使其最大应力峰值均有较大幅度降低，满足了相关标准的强度要求。
参考文献
[1] 刘辉，马纪军，姬芳芳，等.高速列车车体数值模拟和优化设计[J].计算机辅助工程，2012，21（4）.
[2] 丁彦闯，兆文忠.提高焊接结构疲劳寿命的刚度协调策略与应用[J].焊接学报，2007，28（12）.
基金项目：铁道部科技项目（项目编号：2012J003-C）。
作者简介：张相宁（1982-），男，河北辛集人，唐山轨道客车有限责任公司产品技术研究中心工程师，工学硕士，研究方向：轨道车辆仿真计算。
高速列车运行仿真设计 篇4
关键词：高速列车,综合仿真,电气特性,软件
0 引言
高速列车融合了机械工程、现代控制、电子、材料与结构、通信与计算机等多个学科的一系列高新技术,针对如此复杂的系统工程,开发优化设计仿真平台,进行前期良好的功能定位以及开发进程规划至关重要。
目前国内外关于高速列车综合仿真软件的研究比较少,而建立一套整体的电气综合仿真软件确实有着一定的难度,其他科研机构曾经就高速列车的牵引传动系统建立了基于Simulink和VC++混合编程的仿真软件,由于需要两者之间的数据交互和仿真,仿真周期比较长,同时其只是针对牵引传动系统进行了仿真,并没有结合列车实际的运行状态,故而其仿真与列车实际运行情况依然存在着一定的差异[1,2]。而本文基于列车顶层指标[3,4],针对高速列车的电气特性设计以及运行策略进行了分析,并且搭建了一套集设计、验证与展示为一体的电气综合仿真平台,该优化设计仿真平台还能够支持高速列车相关技术的研究[5,6]。
1 高速列车优化设计仿真软件平台框架
图1为高速列车优化设计仿真软件结构框架。仿真软件主要包括5部分,即基本数据设定、列车内部子系统建模、综合仿真、接口以及结果分析。
(1)基本数据设定。定义列车名称和基本编组信息,并对优化设计列车的顶层目标值进行设定。
(2)列车内部子系统建模。通过参数设计完成列车子系统搭建,包括牵引传动子系统和制动系统。其他子系统随着仿真的深入,将逐步搭建。
(3)综合仿真。针对建立的列车模型进行多样化仿真,以验证列车性能;根据仿真结果,优化列车模型,包括列车运行仿真。随着平台的完善,可进行的仿真逐渐增加,例如轮轨关系动力学仿真、车体与空气的流固耦合仿真等。
(4)接口。为实现与硬件实验平台、三维视景仿真、司机模拟控制台、外部系统模型以及其他软件平台的数据交互和联合仿真,在综合仿真部分留有系列接口。
(5)结果分析。以实时展示和设计报告等多种形式对仿真结果进行分析,对设计结果进行总结。
2 电气特性设计
2.1 牵引传动系统能量转换
动车组牵引时,将电能转换成机械能,其能量转换和传递途径如下:接触网高压交流电→受电弓→机车变压器(低压交流电)→ 整流器(直流电)→ 逆变器(VVVF)→牵引电动机→齿轮→旋转力矩→轮轨间黏着作用→机车牵引力。而再生制动时,轮轨间黏着作用提供给动车组制动力,其能量转换和传递途径与牵引时相反。
2.2 牵引/制动特性曲线设计
列车牵引特性曲线的设计是在对列车性能有明确要求基础上,得到一条满足列车各项运行指标的列车牵引力-运行速度曲线。列车牵引特性曲线的设计流程如下:
(1)根据列车相关参数(如列车动车和拖车辆数、单位乘客体重、每辆车的轴数、列车运行基本阻力、列车启动阻力、惯性系数以及最高运行速度时剩余加速度等)计算列车牵引特性相关参数。
(2)根据列车牵引特性相关参数求解列车最高运行速度时的牵引力。先计算出列车牵引功率,根据牵引力、列车运行速度及牵引功率的关系求解出此时的列车牵引力。
(3)计算启动(即速度为0)时的列车牵引力。
(4)目前国内采用日本黏着公式,计算得到列车牵引特性曲线方程。
2.3 异步牵引电机特性设计
异步牵引电机特性曲线计算就是根据传动比和轮径将机车特性曲线转换成电机的转矩- 转速特性曲线,以确定电机的恒功功率及恒功范围、启动转矩、最高转速、最大转矩、电机电流和定转子漏感等参数。
图2为高速列车运行时电机转速和电机转矩之间的关系曲线,随着电机转速的增加,电机转矩几乎呈线性下降趋势。图3为列车速度与转矩之间的关系,当列车速度小于120km/h时,转矩保持恒定,当列车速度大于120km/h时,转矩呈下降趋势,但仍然保持功率恒定。
3 软件功能
3.1 列车模型与线路条件设定
该软件可以进行较为详细的列车编组数据设定。单节车辆为最小模块,动力单元由少量动车和拖车组成,连接多个动力单元即可构建列车模型。细致的列车建模,能够区分不同类型的动力单元在牵引和制动性能方面的差异,同时可以对线路条件进行详细的编辑,能够完成线路坡道、曲线以及其他标记数据的编辑,作为运行仿真的线路数据。
3.2 运行仿真策略
3.2.1 最小时分运行策略
列车最小时分的基本运行模式是以最大牵引力牵引到第一限速区,接着在任一限速路线段,最大可能地采用限制曲线均速运行。在任一限速提高过渡段,在出最低限速段后用最大牵引过渡到高限速段;在任一减速过渡路段,在最迟的时间采用最大制动实现速度的过渡;在停车点前,采用最大制动力进行反推。
为提高计算效率,初始化时将各处限速尽量计算清楚,初始化完成后,系统将显示线路与车站设置,并将根据线路限速、特殊限速及列车制动能力计算出的系统限速显示出来。
3.2.2 固定时分运行策略
针对固定时分运行策略,需将整段线路进行分段处理,分段的节点可以选择线路的限速节点,也可以选择过分相节点。这样做有利于算法的构建以及数据的查找,减小计算量。
每个分段采用固定的时间会导致一定的误差,最终无法满足列车运行的精确度要求,因此可以利用时间和距离的关系,每到一个分段的开始节点就对分段时间进行计算。
这种策略是采用距离分配整个线路段的富裕时间,需要注意的一点是富裕时间一定为正,否则就按照最短时间运行。采用该种策略可以很好地保证列车固定时分的运行。
3.3 运行仿真
该软件建立了功能比较完善的牵引计算模型,以京沪线实际线路数据为线路模型,可采用最小时分、常态运行、固定时分3 种仿真策略进行列车运行模拟。计算输出运行速度、时分、电机电力、功率、全程能耗等数据,三维仿真效果图如图4所示。
4 结束语
本文根据高速列车的电气特性的设计、验证与展示,研发了一套高速列车综合仿真软件,该软件可以对列车牵引制动特性、列车电气特性以及运行策略进行仿真分析,可以对不同种类高速列车进行仿真分析和验证。在列车运行策略方面,介绍了列车最小时分运行和固定时分运行条件下的运行策略计算流程。最终完成了高速列车电气综合仿真软件的设计,软件在实现牵引/制动曲线设计、列车常态运行仿真外,还增添了运行仿真动画显示和三维仿真的动态显示界面,增加了用户操作的趣味性和真实感。
参考文献
[1]董继维,汪斌,卢琴芬,等.基于Simulink和VC++混合编程的高速列车牵引传动系统仿真软件[J].机电工程,2011,28(12):1519-1522.
[2]汪斌.列车牵引传动系统性能分析和仿真技术研究[D].杭州:浙江大学,2013:35-65.
[3]张曙光.京沪高速铁路系统优化研究[M].北京:中国铁道出版社,2009.
[4]王月明.动车组制动技术[M].北京:中国铁道出版社.2010.
[5]黄问盈.铁道轮轨黏着系数[J].铁道机车车辆,2010,30(5):17-25,33.
欧阳海舍身救列车 教案教学设计 篇5
教学目标：
1、使学生了解欧阳舍身救列车的动人事迹和他那舍已救人的高贵品质，激发学生崇敬英雄的思想感情。
2、继续学习并自然段内容，给课文分段的方法。
3、学会本课的生字新词。
4、有感情地朗读课文，背诵课文第五、六、七自然段。
教学难点：
理解最后一句话，体会英雄牺牲的方法。
教学过程：
一、导语激趣：
同学们，当一列火车从山谷里呼啸而来，而铁轨站着一匹驮着钢炮架的受了惊的马，你能想到将要发什么事吗?(生答)是啊，就在这万分紧急的时刻，一位普普通通的解放军抢救了列车，推开战马，他就是DDD(板书：欧阳海)他牺牲了自己，板书：舍身)
抢救了列车。(板书：救列车)
范读课文。想想欧阳海在什么情况下，做了一件什么事?
二、自学(略)
三、读议课文：
1、默读课文第1、2、3自然段，思考：在什么时间，什么地点出现了什么险情?
2、自学画批。
3、讨论：(用读、画、议、读的方法)
(1)指名读1、2、3自然段。
(2)画…:(在出示的投影上面)
时：1963、11、18
地：一道山谷
险情：“好险的一道山谷”、“弯曲着绕过山脚”、“山缝里冲出一列火车”、“驮着受惊”、驮着高大的钢架炮“、横在路心”、死活不动“
议：这些危险人们意想不到，来的突然，来的快，当时时间紧迫，容不得人们想更多的好办法。
(3)读：读出危险来临的急迫、紧张的.语气。(自由练读，指名读)
过渡语：在这要地势，突然发生的险情面前，欧阳海看了什么?他知不知道交要发笺一场车祸?他怎么做的?让我们带着问题继续学习第4、5自然段。
4、 轻声读第4自然段。
议：欧阳海看到的：“急转弯”、“陡坡路”、“浓烟”、“强风”、“巨大的车
轮”他危险就眼前，一场事故不可避免;他看到“火车排山倒海地逼近、副
近”知道一场车毁人亡的事故就要发生。
引读这一自然段：师读第一句，生齐读其他句。
5、 指名读第5自然，其余人画描写欧阳海的词语。
议：“万分紧急”时他没有多想的是什么?(没想自己)想到的是什么?(要
为了人民生命的安全，为了保护国家财产，冲上去，避免这场严重的事故。)
体会“箭步飞身”、“脸不变色”、拼出性命”的英雄壮举。
齐读：读出对英雄舍己救人的崇敬、赞吧的感情。
过渡语：年轻的欧阳海为了人民，为了保护国家财产，勇敢的迎着危险上，
丝毫没有想到自己，结果怎样呢?
6、 自由读第6、7自然段。
7、读句子，结合上下想想句子的意思：
欧阳海慢慢地睁开了眼睛，看看朝夕相处的战友，又看看转危为安的列
车，嘴角露出了一丝微笑，安详地合上了眼睛。
(“慢慢地”他伤势很重;“微笑”表明他看到战友们和得到安全的火车，
心里高兴，满足;“安详”表明他认为自己牺牲是值得的，内心是从容人不迫
的，平静的。从这句看出欧阳海舍已救人的高尚精神。)
8、带着以牟崇敬与怀念慢速地读读这句话。
四、 小结：学习了这篇课文，哪些地方使你最感动?为什么?
五、 讨论分段：
1、指名分段读，说说每一自然段段意。
2、讨论：哪几个自然段讲的是同一个意思?怎样分段?
(注意引导第4自然段的归属)
分段：第一段(1-3)，事情的起因;
第二段(4-5)，事情的经过;
第三段(6-7)，事情的结果
3、小结分段的方法。(略)
古董列车穿越非洲 篇6
越来越多的人加入收藏行列，对于普通的收藏爱好者而言，收藏就是“收着”、“藏着”，或者期待升值大赚一笔。如何让稀有的收藏品再造商业价值？
英裔南非人罗安沃斯（Rohan Vos）将上个世纪的火车搜集修葺，开发非洲豪华游，让收藏品的价值在现代商业社会中得到了真正意义的体现。
全木结构的包房、最顶级的16平方米皇家套房、维多利亚式的爪足浴缸，富家小姐和太太们可以一边泡澡，一边欣赏维多利亚大瀑布；先生们也可以躺在包房中24小时平放的贵族大床上，翻翻小说，抽根雪茄，预习一下旅行的行程安排。这就是被视为非洲最奢华舒适的旅行方式，“非洲之傲”（Rovos Rail）列车游。
奢华的宫廷体验
“非洲之傲”列车被美国《国家地理杂志》评为世界十大最豪华列车之一，具有19世纪殖民风格。整列火车最多只能搭载72名乘客，全木结构的包房面积基本都在11平方米，且配有独立卫生间，包括淋浴房在内的卫浴设施一应俱全。在全车最顶级的16平方米皇家套房里，还有一个维多利亚式的爪足浴缸。
列车上有超过3个休闲车厢和观景台。最让人心仪的是火车最后面的观景台，爱德华风格花纹的沙发、老式台灯，古朴而温馨。推开落地玻璃门，走出车厢，坐在长椅上，非洲长风拂面而来。
火车上的一日三餐全部免费，每次开饭之前，车厢中都会响起悠扬的摇铃声。所有乘客都精心打扮，着正装来到火车中部的餐车车厢。侍者会直接叫出你的名字并在你胸前别上一枝玫瑰花。坐在铺着雪白桌布的餐桌旁，端起水晶酒杯，品一口南非最著名的Pinotage红酒，老式吊扇慢条斯理地在头上旋转，让人陶醉，仿佛回到了上个世纪的英国宫廷。餐车本身是罗安沃斯所有收藏品中最古老的几节车厢之一，已经有超过一百年的历史。
偶然的收藏发现
二十多年前的一天，经营汽配生意的英裔南非人罗安沃斯和妻子偶然参加了一次蒸汽火车旅行。酷爱机械的罗安沃斯很快就迷上了这个隆隆作响的庞然大物。回来后，他参加了当地保护传统火车俱乐部举办的一次拍卖会，拥有了自己的第一节老式火车车厢。从此，罗安沃斯对火车的痴迷一发不可收拾。
1986年底，他在一个废料场中找到了一辆制造于1938年的Class 19D蒸汽机车头。他欣喜若狂，马上把这个“宝贝”买回家并进行了一系列的修复，他还用自己最疼爱的一个女儿Bianca的名字命名了这个大家伙。1986年下半年的一天，罗安沃斯在普马兰加省的内尔斯普雷特发现了一节险些被当做废木烧掉的旧车厢，他急忙阻止工人并花钱买下了这节车厢，专家看完后吃了一惊，这堆木头竟是一节制造于1903年的古董级车厢。就这样，一节节、一列列的车厢被罗安沃斯从世界各个角落找来，在能工巧匠的修复下，全部变成五星级的玩具。到现在，他已经拥有三列完整的火车和四个蒸汽机车，成为世界上最大的火车收藏家。
1989年4月，罗安沃斯成立了以自己名字缩写命名的“非洲之傲”（Rovos Rail）私人火车公司并进行商业运行。他将其他生意悉数转让，全身心投入到自己的“火车帝国”建设中，还购买了四架小型豪华客机来配合铁路的游览线路。
多样的游历行程
“非洲之傲”的行程遍布非洲南部各国，很多行程可以称得上是传奇之旅。
有一天一夜的花园大道之旅，也有每年只进行一次的纳米比亚之旅和坦桑尼亚之旅，长达一周以上。开普顿至比勒陀利亚游线，堪称经典：游客可以在古老的荒漠驿站——Majiesfontain探寻英布战争的历史，在百年小酒馆里伴着风琴追寻当年的喧嚣。到达金伯利时，您可以亲临钻石大洞和钻石博物馆感受曾发生在这个钻石之国的商业浮华。
维多利亚大瀑布位于津巴布韦和赞比亚交界处，是世界最宽的瀑布。瀑布发出的怒吼声在几十公里以外都可以听到。“非洲之傲”列车可将游客直接送到瀑布口，让游客直接体验山呼海啸般的激流飞泄。
运煤列车清扫装置设计及应用 篇7
以往在煤炭装车过程中, 火车车帮 (四个帮) 都堆满了煤。列车在运行时经过颠簸, 车帮上的煤炭自然撒落到轨道两侧, 造成资源浪费。在“精细”管理理念不断提升的今天, 减少浪费就是效益, 装车人员在清理回收煤炭时要爬到车上, 每节车厢都要清理, 此时火车装车时还需要慢速运行, 职工的劳动强度大, 同时存在安全隐患, 特别是冬天下雪时, 车厢上存有积雪, 人员站在上边很容易滑倒, 造成不必要的伤害。鉴于此, 要想办法解决上述问题。
2 分析问题
2.1 安全问题:
存在安全隐患, 火车装煤需慢速运行, 人员站在车上清理时, 不符合操作规程及习惯, 特别是下雨、下雪时人员容易滑倒。人工清理是在无安全防护下进行的, 一旦粗心大意, 留下安全隐患。
2.2 劳动效率低。
a.每节车厢都要清理, 清理时, 要爬上爬下, 速度极慢, 清理人员还要不时的和装车集控中心联系, 相互协调, 在时间和空间上造成效率低下;b.人员使用多, 整个装车清理过程需要5人以上进行清理, 占用人力资源、劳动效率低下。
2.3 员工劳动强度大。
一列车有57节左右车厢, 人工清理劳动强度可想而知。
2.4 影响装车环节, 间接影响发车时间。
人工清理过程是和装车穿插进行的, 或多或少的影响装车进度, 特别在恶劣环境下显现更明显, 装车速度慢, 影响一分钟也是浪费, 从而影响效益。
2.5 煤炭资源仍有撒落轨道两旁现象出现。
清理工作是在装车过程中穿插进行的, 为保证正常装车, 个别地方清理不到位, 造成资源浪费。
3 解决思路
3.1 从减少工序及用时, 实现自动化入手, 充分考虑安全因素:
减少工序及用时的最好办法就是实现自动化;考虑安全因素, 人员怎样才能不需要爬到车箱进行清理, 同样是实现自动化;不仅如此, 实现自动化还能大量减少人员使用和降低职工劳动强度。
通过分析, 在装车漏斗前方有平煤装置, 如果能像皮带运输机一样, 在平煤器上也安装清扫器, 就能从本质上解决问题;清扫器清理出的煤炭怎么才能进入车厢, 也是一个问题;同时平煤器由人工操作可自由升降, 清扫器安装高度也要考虑其中;通过综合分析:清扫装置 (与轨道平行两侧车帮清扫器) 设计时要有一定的角度, 使清扫出的煤炭直接进入车厢;同时上下可自由滑行, 解决安装高度问题。与轨道垂直的车厢两帮清扫器要有一定的自由度, 可自由转动180°, 可设计成有两个自由度的清扫器。
3.2 工作原理:
与轨道平行的车帮清扫器分左右两个, 有横梁连接。煤炭装车后, 平煤器要进行平煤, 两清扫器在和车帮进行接触后 (清扫器向内有15°夹角) , 车帮上的煤顺着清扫器下方 (清扫皮子) 的角度进入车厢, 完成清理工作, 同时清扫器可上下自由活动, 保证了清扫器不卡死;与轨道垂直车厢两帮安装的清扫装置有两个自由度, 可两个方向自由摆动, 完成清扫工作;清扫器的工作原理简单, 不需动力。
3.3 设计加工过程。
选用1寸、6分、1寸半钢管、按尺寸截取, 10#槽钢400mm截2根, 50*50角铁350mm截6根, 12#槽钢3500mm截1根, 70*70角铁按70mm截6个并割眼。材料备齐后按尺寸进行焊接, 要求焊接牢固, 两套管可自由上下活动, 加工时要分清左右向, 严格按照尺寸要求即可完成清扫装置制作;与轨道垂直车厢帮部清扫器加工选材为70*70角铁2800mm一根, 70mm扁铁截2800mm一根, , 1寸、6分钢管按尺寸截取若干个, 各套管 (作为铰链) 活动自如, 不卡死或摆动时阻力不过大, 加工成型后, 各铰链要涂上润滑油。两种清扫装置加工较为简单, 一人一天内即可完成。 (如图所示)
4 效果说明
综合分析, 简易吐链装置有以下几个特点, 取得较好效果:
4.1 结构简单:
依靠火车的运行及平煤器的平煤过程即可完成清理工作, 无需动力源。无需操作即能实现自动化, 加工起来容易, 一定周期只需更换清扫皮子, 并且可以长期使用。
4.2 成本低:
大部分材料利用边角料即可加工, 发挥修旧利废作用。
4.3 维护方便, 更换简单。
只需对滑动部位及铰接部位定期涂油脂和更换清扫皮子。
4.4 安全可靠:由于整个清扫过程无需人工操作, 无安全隐患。
4.5 效率效益大幅提升。
由人工清理车帮, 转变为自动清理, 清理人员可做其它工作;列车装煤结束, 清理工作同样结束, 效率效益大幅提升。
4.6 员工劳动强度降低:
由于使用自动清扫装置, 装车人员不用人工清理车帮积煤, 装车站人员可去除此工作环节, 劳动强度降低。
参考文献
[1]蔡觉先, 董波, 李颖泉.煤炭铁路运输专用扬尘覆盖剂应用性试验研究[J].洁净煤技术, 2010 (6) .
[2]范剑明, 吉仁塔布.运煤列车抑尘剂喷洒站的方案设计[J].铁道劳动安全卫生与环保, 2010 (5) .
列车司机显示单元应用程序设计 篇8
列车控制与监测系统 (Train Control and Monitoring System, TCMS) 是现代化城市轨道交通及动车组列车的控制神经中枢, 随着国家轨道交通的发展, 为方便对列车进行故障诊断和维护, TCMS越来越智能, 越来越人性化, 提供的维护功能越来越多。
车辆控制单元 (Vehicle Control Unit VCU) 作为列车的主控制单元, 监控列车状态, 并进行相关的信息存储, 负责全列车的网络通信, VCU将列车的运行状态、故障信息通过多功能车辆总线 (Multifunction Vehicle Bus MVB) 发送到DDU。
DDU作为TCMS重要的组成部分, 是设置在司控台上的可触控显示屏。DDU应用程序是运行于触摸屏中的图形用户接口 (Graphical User Interface, GUI) 软件, 通过文本信息和不同形状与颜色组成的图标来传递列车操作所必需的信息给司机, 根据接收的VCU数据及时转换并显示出相关故障, 在故障消失后将该故障存储于缓存中以供司机查看。
2 软件环境及结构
2.1 软件环境
DDU应用程序运行的软件平台是Linux操作系统, 由于DDU应用程序为GUI软件, 在Linux中依赖相关图形库, 采用的图形库为Qt-Embedded。
2.2 软件结构
MVB通信中, GUI应用程序需要按相应的时间间隔频繁地与VCU进行数据交换, 为了保证MVB通信顺畅, 不被其它逻辑所阻塞, 有必要将MVB应用程序作为一个单独的进程进行工作, 故DDU应用程序由两个应用程序组成, 分别为MVB应用程序和GUI应用程序。MVB应用程序主要执行MVB通信功能, GUI应用程序主要创建GUI程序, 并提供不同的控制逻辑。MVB应用程序和GUI应用程序之间的通信采用共享内存的方法。
3 程序具体设计
MVB应用程序为一个控制台程序, 它并不需要可视化的界面。当GUI应用程序全屏显示的时候, MVB应用程序就相当于一个后台程序。它与VCU交换MVB数据的同时不断地与GUI进行着数据交换。
3.1 基本界面
DDU应用程序的主界面、空调、牵引等子系统界面显示的信息和操作的实现方式基本是一样的, 下面以空调界面为例:
如图2所示, 空调界面的空调机组状态、客室温度、控制模式的状态显示, 是GUI应用程序首先绘制它们的基本状态, 通过共享内存不断获取MVB应用程序接收来自VCU的MVB数据, 从而调整空调机组状态、客室温度等状态。
空调模式选择的自动、手动、集控、季节、停止五个按钮, 点击不同的按钮, GUI应用程序将各个按钮对应的数据发送至共享内存中, MVB应用程序获取共享内存的数据发送至VCU, VCU再将获取的空调模式选择数据发送至空调子系统, 空调子系统根据接收的数据, 调整自己的模式。
3.2 PIS (乘客信息系统) 界面
PIS设置功能是根据自定义的控件 (列车站选择窗口) , 获取相应的编号, 发送到共享内存。
线路、车站选择完后, 所选择的项都将存储至临时变量中, 所谓临时变量, 就是起到中间桥梁作用的变量, 未收到“确定”信号, 临时变量将被清空, 如收到“确定”信号, 临时变量的值将赋给存储变量, 并发送到共享内存。下一次进入列车站选择界面后, 显示的将是存储变量的值。
为防止误操作, 显示“列车站选择”控件后, 界面上的所有按钮将被设置成不可操作状态, 隐藏上述控件后, 按钮恢复成可操作状态。
4 结束语
在实际项目中, 用户的需求日益多样和复杂, 我们应根据具体的用户需求设计合适的软件架构, 合理且灵活的实现DDU应用程序, 不断完善DDU应用程序的稳定性和可靠性。
摘要：本文主要介绍了司机显示单元 (Driver Display Unit, DDU) 应用程序的运行环境, DDU的各系统界面和数据通信的设计。
关键词：列车控制与管理系统,图形用户接口,MVB应用程序,共享内存
参考文献
[1]宁寿辉, 李常贤, 王杰.TCN列车网络管理的研究与实现[J].机车电传动, 2007 (5) :31-33.
浅谈列车座椅的模块化设计 篇9
在市场开放的今天,座椅研发速度是座椅制造企业具有竞争力的前提,如何提高座椅的研发速度成为企业成败的关键。针对这一情况的解决方案首先可以考虑增加研发人员。但座椅的设计一是需要一定的经验,新招募的人员不能马上投入研发工作,二是多人合作开发一款座椅会降低效率,并且经常出现装配不上的问题。
基于上述原因,提出模块化设计构想。列车座椅虽然种类繁多,但按结构大致可以分为座椅底架、座垫与靠垫、扶手、茶桌、书报网、调节机构等几部分(如图1所示)。有些高档座椅还带有后脚踏、音频或视频系统等。根据这些部位,可以把座椅分成底架模块、垫材模块、扶手模块、茶桌模块、书报网模块、调节机构模块及音视频系统等。
模块划分完成,但模块之间的联系必须建立起来,这就是模块之间的接口。模块接口有了,就解决了模块连接的问题。模块接口即相互有装配关系的装配尺寸。如扶手一般是装在座椅底架上的,并且中部还要与靠背骨架相连接。扶手和座椅底架的连接通常为3点,和靠背骨架的连接为1点(靠背可调座椅)或2点(靠背固定座椅),在设计时把这些连接点之间的距离及位置固定,及保证了接口尺寸,无论形状及其它尺寸怎么变化,也不影响这些部件之间的装配了。
各模块可以单独设计,只要保证接口就行。每个模块可以设计一系列的产品,到时候可以随意组合,就会组合出客户需要的产品,既快又节省开发成本,明显提高竞争力。现在多数绘图都是用三维软件,如Proe、UG等,都可以实现参数化设计。如果模块化设计,在每个模块化内在用参数化设计,就更加完美了。参数化主要是解决外形基本不变的情况下,座椅各部分尺寸宽度或长度需求不同的问题。
对于每个模块的设计,保证接口后就可以不受其他模块的影响,自成一个体系。比如底架模块,可以分为固定底架和旋转底架,到时候可以根据客户需要,如需旋转座椅,就采用旋转底架,如只是固定座椅就能满足,就采用固定底架。再如扶手模块,有活动扶手、固定扶手之分,也是看客户之需求而定。当然,随意组合也是需要一定的美工知识的,如果硬是把明显不和谐的部件组合在一起,就不能称其为一项产品了。
有了模块化设计,座椅的设计效率明显提高了,以前一个人几个月完成的工作可能几天就可以完成了,大大提高了效率,提高了企业的竞争力。
前期,我公司竞争一个出口车项目的座椅订单,客户要求座椅可旋转,带活动扶手,靠背可调节角度,座椅后部带脚踏,哪家先提出方案就会得到更多的订单。由于有模块化设计的基础,我公司用一个设计师,只用了两天时间就按照客户的要求设计出了整套座椅,交给了客户,为公司争取订单创造了有力条件。
摘要：模块化设计可以大大提高设计效率,减少设计成本,增强企业竞争力,针对列车座椅的模块化设计进行了分析。
摆式列车倾摆控制维护系统设计 篇10
关键词：倾摆,通信,接口
1 引言
摆式列车是在既有线路提速的一种有效措施。通常在列车通过曲线时,都需要设置超高来平衡离心加速度,摆式列车是在曲线实设超高一定的条件下,让车体向轨道内侧再倾摆一个角度,相当于再增加一份超高,车体上重力加速度横向分量可以平衡更大的离心加速度,因此可以提高列车通过曲线的速度。
摆式列车的倾摆控制系统包括检测子系统、通信控制子系统和倾摆作动子系统,能够实现列车运行状况检测、倾摆控制指令产生、信息传输、车体的倾摆动作等功能。主控计算机位于首尾动车驾驶室内,各车辆内设有倾摆控制计算机和倾摆作动子系统,通过列车通信网络进行通信。主控计算机根据检测子系统提供的信息,按照一定的控制算法计算出列车倾摆指令,通过网络下发给各车辆的倾摆控制计算机。倾摆控制计算机根据倾摆指令完成倾摆作动子系统的控制,实现车体倾摆,同时将状态信息送回主控计算机[1]。
列车在高速运行中,需要实时检测列车运行状态及线路信息,并完成整个倾摆系统控制,须采用高速处理器。因此在摆式列车的倾摆控制系统中采用了TMS320C40作为整个控制系统的核心部分,它主要的功能是:
(1)负责整个倾摆系统的管理和维护;
(2)负责整个倾摆控制系统的故障诊断;
(3)故障评级和警报;
(4)完成数据记录;
(5)完成人机接口的指令和显示。
由于主控计算机TMS320C40无SPI(serial portinterface)接口,无法完成人机接口的指令和显示功能,而此功能对于系统调试及列车运用维护是至关要的。因此借助于Intel8031的RS232接口完成TMS320C40的SPl接口扩展设计,就可完成此项功能。PC机软件采用VB6.0编写,从而可完成倾摆控制维护系统的设计。
2 系统设计
摆式列车倾摆控制系统的安全可靠是至关重要的,为了保证摆式列车的正常运营,必须要有可靠的列车倾摆调试系统。因此要在列车出发前对整个倾摆控制系统进行功能测试。司机可令整个列车倾摆±8°以内的任一角度,也可令某一节车厢倾摆±8°以内的任一角度,将实际倾摆信息在显示器上显示出来,供维护人员判断倾摆系统是否工作正常,如果某部件出现故障,系统软件可给出维修对策。目前,摆式列车倾摆控制系统可能故障主要在以下几个方面。
(1)倾摆系统。包括电机、电源、计算机、作动器。
(2)数据采集系统。包括加速度传感器、速度传感器、陀螺仪、A/D转换卡。
(3)网络通信系统。通信介质、网卡。
以上系统中任何一个故障,都可能危及摆式列车的正常运营,建立有效的故障诊断系统是必不可少的。
2.1 系统硬件设计
在摆式列车控制系统中,采用Intel 8031作为中介,完成TMS320C40与便携式PC机之间的通信。硬件电路由8031微处理器、先进先出数据存储器FIFO、程序存储器、MAX232接口电路、锁存器及PC组成。系统组成原理如图1所示[2,3]。
系统采用两片先进先出存储器FIFO存储数据,可解决两个系统不同数据接收速率的问题。它不但提供了存储空间作为数据的缓冲,而且还可以在TMS320C40与FIFO和8031与FIFO两个子系统之间提供“橡皮绷带式”的存储器,在两端数据传输速率不一致的情况下,仍然可以实现两个子系统间的高速数据传输,而不需要解决相互同步和协调的难题。FIFOl和FIFO2具有同一个地址,可用8031片选其中的一个,FIFO2存储8031发送的指令,FI-FOl存储TMS320C40发送的数据信息。由于8031没有程序存储器,系统在8031外围扩展了一片64k程序存储器27C512,用于存放用户程序,选用32k外部数据存储器62256用于数据的存放,MAX232实现TTL电平与RS232电平的双向变换。
2.2 工作过程
当PC机通过串口发出倾摆指令后,如第二辆车厢倾摆3°的指令后,8031将其从接收缓冲区读入后,再发送至FIFO2中,然后通过握手命令(利用8031P13和P14管脚电平的变化)通知TMS320C40读取FIF02中的指令,TMS320C40读取后将控制指令通过列车通信网络传给第2辆车的倾摆控制计算机,倾摆控制计算机收到指令后,驱动作动器使车体倾摆3°,同时将相应倾摆信息回送到TMS320C40中,TMS320C40再将其发送至FIFO1中,然后通过握手命令(P11管脚电平的变化)通知8031读取FI-FO1中的信息,8031读取FIF01中的内容并以一定的数据格式传送给PC机,维护人员就会根据显示的反馈信息来判定倾摆系统各部件是否出现故障。
3 系统软件设计
倾摆控制系统维护系统软件实现主控计算机与PC机间的串行通信,主要由PC机控制维护软件和8031单片机通讯软件组成[4]。
3.1 8031的通讯软件
8031的通讯软件采用MCS-51单片机汇编语言编写,其功能是接收PC机的指令,然后传递给TMS320C40,还可接收TMS320C40传送的数据信息,再传递给PC机显示。PC机发出的指令有倾摆指令、数据传输指令和退出调试指令。软件设计包括波特率的设置、初始化程序及通信程序。程序框图如图2所示。
3.2 PC机控制维护软件设计
软件主要由主控界面、数据信息界面和故障信息界面组成[5]。
主控界面是维护软件的核心,主要控制功能在主控界面上完成。可输入任一节车辆号及倾摆角度(-8°-+8°),即可对任一节车辆进行倾摆控制,接收反馈信息[6]。通过模拟信息灯和列表信息框来指示系统的运行状态,使操作者一目了然。在编程上应用MSC0mm串口通信软件和通讯事件触发方式,系统向8031发送控制指令,读取反馈信息数据;应用DAO(Data Access Object)数据访问对象建立了数据采集数据库,并将采集到的倾摆数据和故障信息添加到数据库中,用于后续的显示和查询[7]。
数据显示界面用来显示接收的数据信息及信息处理,可将接收的车辆倾摆信息显示在数据框中,并且可根据反馈倾摆信息将有故障的车辆颜色变为红色,提示用户该辆车倾摆系统出现故障,同时用图形界面动态显示车辆倾摆过程。
故障信息界面用于显示车辆部件的故障信息。可以查询指定故障的详细信息,提供了故障发生的主要原因分析和基本处理建议,为查询和排除故障提供指导和帮助;软件还提供了系统故障的历史查询功能,可以按“部件名称”、“故障时间”、“故障类型”查询。此外,利用数据环境和DataReport数据报表功能,软件还设计了故障报表打印输出,便于系统管理和维护。
4 结束语
本文详细介绍了摆式列车倾摆控制维护系统的整体结构、主要功能和主要程序设计。本系统在实验室通过联机调试证明,系统运行良好,性能稳定,能够满足摆式列车倾摆调试要求。
参考文献
[1]倪文波.摆式客车机电式倾摆系统研究[J].铁道学报,1999,21(5):20-23.
[2]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1993.
[3]邬宽明.单片机外围器件实用手册[M].北京:北京航空航天大学出版社,1998.
[4]杨帆,张彩丽.一种通用远程监控软件的设计与实现[J].计算机测量与控制,2006,14(10):1417-1419.
[5]田春婷.Visual Basic程序设计综合教程[M].北京:化学工业出版社,2007.
[6]范逸之.Visual Basic与RS232串行通讯控制[M].北京:中国青年出版社,2000.
