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面向安全监测应用的货车走行风研究

作　者: 田文杰
导　师: 周文祥
学　校: 西南交通大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 走行风发电货车安全监控风速测量
分类号: U270.389
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 11次
引　用: 1次
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内容摘要

现阶段,我国货车不带电源,无法安装车载安全监控和脱轨预警系统,而在行驶中,列车周围始终伴随着空气的相对流动(即伴有走行风),鉴于此本文针对车载安全监测系统对电源的需求,进行了货车走行风发电与测速的应用基础研究。首先,针对我国货车的运用管理现状,结合货车运行稳定性评判方法,给出了基于货车走行风发电的自带电源监控系统,该系统通过测量货车行驶速度和加速度来判定运行安全性,通过GPRS向外界发送安全信息的车载监控系统方案。其次,研究了列车行驶时,车身周围气流的分布情况,结果表明：在法向距离车顶1m或车底0.2m之外,气流与列车相对速度接近车速,气流经过风轮面的能量与风轮面积和风速(车速)的三次方成正比,在偏航不大(±10%)时,通过风轮面的风能变化很小。再次,利用走行风与货车相对速度接近车速的条件,提出了通过风速间接测量货车行驶速度的设想,针对复杂的工作环境做出了风速仪的相关设计,研究表明仪器的安装最佳位置位于货车底部,所有安装位置的测量平均修正值最大约为1.5m/s。最后,对比垂直轴和水平轴风力机,由于垂直轴风力机在高速下风能利用系数不高,无法直驱电机,故确定采用能够直驱电机且高转速下风能利用系数较高的三叶片水平轴风力机,并通过相关计算与实验,验证了以走行风为基础的货车监控系统方案的可行性,研究表明：若半径100mm的风力发电获得能量0.875W,需要的最低车速约为22km/h。综上所述,基于走行风的货车监控与报警系统方案有较好的可行性,值得进一步深入研究。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第一章绪论  10-19
  1.1 意义与背景  10-11
  1.2 国内外现状  11-16
    1.2.1 货车运用现状  11
    1.2.2 铁路车辆的检测与监控  11-14
    1.2.3 小型风力发电的应用现状  14-16
  1.3 基于走行风的货车监控系统初步规划  16-18
    1.3.1 监控系统方案  16-18
    1.3.2 研究内容及关键技术  18
  1.4 论文的主要工作  18-19
第二章货车走行风的研究  19-34
  2.1 列车行驶所引起的气流  19-26
    2.1.1 列车风  20-23
    2.1.2 列车风的分布  23-26
  2.2 走行风的分析与计算  26-33
    2.2.1 气流的可利用能量  26-30
    2.2.2 风向影响  30-33
  本章小结  33-34
第三章基于列车行驶速度的走行风测量  34-49
  3.1 测量列车行驶速度的分析  34-37
    3.1.1 测量计算  34-36
    3.1.2 风速仪的尺寸与结构分析  36-37
  3.2 风杯式风速仪设计计算  37-41
    3.2.1 动态响应参数  37-39
    3.2.2 风杯风速计的误差  39-41
  3.3 风速仪的电路  41-48
    3.3.1 电路设计  42-45
    3.3.2 误差估算  45-46
    3.3.3 实验仿真  46-48
  本章小结  48-49
第四章货车走行风能的采集  49-66
  4.1 风力机的形式分析  49-56
    4.1.1 垂直轴风力机  49-53
    4.1.2 水平轴风力机  53-56
  4.2 风力机的设计  56-65
    4.2.1 水平轴风力机的风轮设计  56-60
    4.2.2 风能的估算  60-62
    4.2.3 设计细节  62-65
  本章小结  65-66
第五章实验与结论  66-72
  5.1 风速测量车速的实验  66-69
    5.1.1 准备与实验  66-67
    5.1.2 数据分析  67-69
  5.2 风速与风能实验  69-71
  本章小结  71-72
结论与展望  72-73
致谢  73-74
参考文献  74-78
攻读硕士学位期间发表的学术论文  78

面向安全监测应用的货车走行风研究

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