2022年 APMCM 亚太杯数学建模B题

高速列车的优化设计

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2022年4月12日，中国高铁复兴号CR450动车组成功下线在开放线路上实现了435 km/h的单列车速度和870 km/h的相对速度，创造高速铁路动车组列车穿越开放线路速度的世界纪录和隧道。新一代标准动车组“复兴号”是新一代高速列车中国自主研发的具有完全知识产权的列车。它整合了大量国内现代高新技术，取得重大突破牵引、制动、网络、转向架和车轴等关键技术。这是另一个专业中国科技创新成就。图1是一个简化模型高速铁路的几何结构。

中国高速铁路的头部结构是弹头结构，鸭嘴结构被日本高速铁路采用。图2显示了四种典型的简化模型高速铁路头部结构包括TP1、TP2、TP3和TP4类型其中，高铁头部结构的设计主要考虑空气阻力和噪声数量高速铁路弹头的设计过程不能只考虑空气动力学作为基本原理，还要反复进行仿真和实验。为了实现空气流量、空气动力和周围其他相关参数之间的最佳方案经过数千次计算和实验，可以优化车头和车身。