地铁隧道活塞风成风影响因子分析

地铁列车在进站或驶离车站过程中产生的活塞效应及其活塞风与地铁通风和能耗关系密切。随着地铁的广泛应用,如何在保证满足站厅和站台层舒适度要求的前提下,尽可能的降低能耗,减少运行费用,是建设和管理部门必须考虑的问题。所以有关活塞风的合理利用对于实现地铁运营节能具有重要的理论价值和实际意义。从活塞风的成因出发,系统的研究了影响活塞风成风大小的因素,对影响活塞风成风的主要因素进行了SES单因素模拟试验,并指出活塞风成风因素的优化选择。这既是合理利用活塞风以实现进一步节能的有效途径,也为地铁设计和运营提供理论上的支持和技术上的参考。     

侧风环境下列车高速通过站台的流固耦合振动

为了考察侧风环境下列车能否临靠站台高速安全通过,采用列车空气动力学和列车系统动力学相结合的方法,通过侧风与列车的流固振动分析获得列车姿态的变化;考虑侧风作用下,列车的姿态变化和轨道几何不平顺的影响,分析了侧风环境下,列车临靠站台高速通过时的气动响应.计算结果表明,与无风环境尾车易与站台碰撞不同,在6 m/s侧风环境下,当列车以350 km/h的速度临靠站台通过时,车头前端是离站台最近的位置.     

基于衔接性协调的地铁换乘站候车客流优化

研究了高峰时段列车运行的衔接协调对换乘站候车客流量的优化问题.首先分析了换乘站各站台候车客流的组成因素,确定出各运行方向的换乘站台内客流量随时间变化的规律.然后,以时段内换乘站候车客流量的最大值最小为目标,建立优化模型.模型以站台最大可容纳候车人数为约束条件,以各方向列车在换乘站的到达时刻为调整对象,实现了高峰时段换乘站内聚集客流的优化.最后,针对验证案例,设计了遗传算法进行求解,得出了协调较优解,并给出与较劣解的对比分析.结果表明,该优化方法能够有效降低换乘站内的候车客流人数,可为网络化的优化协调工作提供参考.     

公交停靠站站台宽度的研究

本文在分析轨道交通站台宽度计算模型对公共交通的不适应性的基础上,提出了公交停靠站宽度计算的基本模型,并通过对站台候车区影响因素的分析,以数学建模的思路对站台候车区的宽度进行了重点研究,最终建立公交停靠站站台宽度的计算模型。研究结果表明站台宽度与候车区乘客的分布状态、每辆公交车的平均上车人数以及各站台泊位的停靠线路数有着明显的关系,计算模型基本与实际相符,具有较强的可操作性。     

城市轨道交通车站站台行人交通特性

为了确定城市轨道交通车站站台行人交通特性,以北京市地铁2号线西直门站站台视频资料为基础,观测站台区域行人交通行为,分析行人速度、候车位置分布、密度时空分布特性。分析结果表明：与街道环境相比,站台区域行人自由流速度均值偏高,且站台与楼梯邻接区域行人速度随密度的增大下降较快;车辆到达之前行人候车呈队列形式,车辆到达后呈扇形分布在车门两侧;站台区域行人密度时空分布受轨道交通车辆班次影响,表现出规律性波动变化。     

公交停靠站站台尺寸的研究

本文从长度和宽度对公交停靠站台的尺寸进行了计算和研究.根据公交车辆在不同停靠站布设形式下,公交进出站所需的长度不同,将公交停靠站分为三类(非港湾式站台、一般港湾式站台以及锯齿型站台);并根据各布设形式下公交进出站的动态过程和车辆转弯半径,通过对单个公交停靠泊位长度的研究,分别对三种公交站台的长度进行了确定.同时,在分析轨道交通站台宽度计算模型不适应于地面公共交通的基础上,提出了公交停靠站宽度计算的基本模型,并通过对站台候车区影响因素的分析,以数学建模的思路对站台候车区的宽度进行了重点研究,最终建立公交停靠站站台宽度的计算模型.最后,通过示例对研究成果进行了应用,结果与实际基本相符,证明该方法具有较强的可操作性.     

地铁站台民用通信系统电磁环境安全评估

为了评估地铁站台民用通信系统天线对地铁站台乘客电磁环境的安全性,利用场强仪和频谱仪测量地铁站台候车区域电场强度分布,并基于电磁仿真软件HFSS模拟计算民用通信系统天线的空间电场强度分布,对比测量与数值计算结果,最后与国际非电离辐射委员会导则限值作比较.针对通信系统900 MHz频段的地铁站台电场强度对比分析结果表明,实测结果0.003～0.090 V/m与仿真结果0.017～0.082 V/m基本一致,验证了本文HFSS软件数值模拟方法的可靠性.测量值均低于国际非电离辐射委员会导则中公众电磁暴露电场强度限值.     

�����ν���Э���ĵ�������վ�򳵿����Ż�

研究了高峰时段列车运行的衔接协调对换乘站候车客流量的优化问题。首先分析了换乘站各站台候车客流的组成因素,确定出各运行方向的换乘站台内客流量随时间变化的规律。然后,以时段内换乘站候车客流量的最大值最小为目标,建立优化模型。模型以站台最大可容纳候车人数为约束条件,以各方向列车在换乘站的到达时刻为调整对象,实现了高峰时段换乘站内聚集客流的优化。最后,针对验证案例,设计了遗传算法进行求解,得出了协调较优解,并给出与较劣解的对比分析。结果表明,该优化方法能够有效降低换乘站内的候车客流人数,可为网络化的优化协调工作提供参考。     

CBTC系统列车追踪间隔计算及优化

针对城市轨道交通系统在某些情形下,列车在车站区域的追踪间隔过大,导致系统整体性能降低的问题,对已有基于通信的列车控制(CBTC)系统列车追踪间隔算法进行了分析,提出了一种基于站台限速值和限速区域参数调整的正线列车追踪间隔的优化方法.该方法通过系统仿真得到站台限速设置、列车追踪间隔和列车旅行速度的关系,从而获得优化的设置方案.在西南交通大学CBTC系统仿真与性能分析平台上对该方法进行了仿真测试,详细描述了测试案例中将96 s追踪间隔优化为90 s的过程.结果表明,所提出的方法能够优化系统关键区域的列车追踪间隔,提高系统性能.     

升力翼对高速列车列车风与尾流特性的影响

为探究在高速列车车顶安装升力翼后引起的列车周围流场剧变，以三车编组1∶10缩尺比某型CRH高速列车模型为研究对象，采用基于两方程湍流模型的改进型延迟分离涡模拟(IDDES)方法，对比分析了有无升力翼的2种高速列车时均和瞬时列车风的发展规律；利用涡旋识别方法探讨了尾迹区瞬时涡结构分布特征，通过比较尾迹区不同流向位置的列车风分布特征与尾流涡旋移动规律，验证了列车风速度峰值与尾涡非定常特性的相关性，采用频谱分析方法获得了尾迹区速度功率谱密度曲线。研究结果表明：升力翼的几何外形结构加剧了车身表面边界层分离，令列车顶部和侧表面边界层厚度增大；升力翼使列车风速度峰值增大，其中在轨侧和站台位置最大时均列车风速度分别增大了1.556和1.327倍，且相较原型列车第2个峰值位置延后；由于翼尖涡不断向下游发展和累积，升力翼列车尾流结构表现为大尺度涡对中夹杂着一对更为破碎的细小涡旋，相较原型列车，涡旋与地面之间的剪切作用更强，升力翼列车尾流时均列车风速度在展向分布上有所增大，但垂直分布上有所降低，并在水平面上出现更明显的剪切分离；升力翼列车尾迹中包含较多破碎的小尺度涡，进而影响了尾迹涡脱落频率，使之比原型列...     

地铁隧道附属广告设施的活塞风作用时变特性

为了预测地铁隧道内由活塞风效应引起的广告牌表面风荷载的时变特性,采用计算流体动力学（computational fluid dynamics,CFD）开展了活塞风三维非稳态流动模拟. 基于用户自定义函数（user-defined functions,UDF）定义了列车运行控制与动网格控制程序,搭建了精度更高的活塞风模拟方法,并结合以往的实验与仿真,验证了方法的合理性. 在此基础上根据实际隧道断面建立了全尺寸动网格模型,考虑了不同运行速度下由列车运动引起的流场变化,重点关注地铁隧道内不同位置广告牌表面的静压变化. 研究结果表明,列车经过广告牌时表面静压由正变负,速度增加时会导致广告牌表面的静压显著增大,对于80 km/h的工况静压幅值能超过500 Pa;对于部分以120 km/h运行的地铁,静压幅值超过1 kPa.      

考虑空气含湿量的列车空调系统数值仿真

为改善空调客车的空气调节系统,使其能够为乘客提供高品质的空气,从而满足乘客的乘车舒适度,对某空调列车的通风系统及车厢内部的空气流动情况进行了三维流动的数值模拟计算,通过对比分析,得到温度均匀的改进设计方案;为使空调通风系统仿真效果更加趋近实际情况,数值计算中考虑空气含湿量,研究空气含湿量对温度分布的作用;并且对人体散热量两种定义方式对车厢温度的影响进行对比分析.     

基于时段分布的市郊轨道交通车站滞留客流分布算法

市郊轨道交通车站滞留客流的分时段预测,关系到运营计划的调整、乘客出行 方式的选择、出行时间的预估等,尤其对市郊线路快慢车模式下开行方案的优化具有重 要意义.首先引入出行方式角度费用理论,分析了乘客公交出行与地铁线路形成的角度费 用,构建了角度费用模型Anglecostm,n k ,计算乘客的流失率VPn ,进而确定因滞留客流达到 阈值而导致的乘客流失量.其次,以AFC获取的客流数据为支撑,结合角度费用模型对乘 客流失量的计算,提出了一种基于时段的滞留车站客流分布预测方法,接着分析了站台 候车客流与通过列车实际载客情况两者之间的客流交互规律,提出了候车客流-列车载 客量影响动态交换模型,并分析和研究该模型求解算法.最后,以某市郊线路进行实例演 算,预测结果可为轨道交通开行方案优化提供理论和方法支持,对运营计划临时调整,客 流预测及引导模型的补充等提供参考.     

城市轨道交通站台最高聚集人数计算方法研究

对周期时间内城市轨道交通站台客流分阶段变化过程进行分析和简化. 基于乘客遵循先下后上原则的情形,提出一种在列车到达间隔时间恒定条件下计算站台最高聚集人数的方法. 在此基础上,进一步考虑列车到达间隔时间偏离图定时间的情况,对列车到达间隔时间的分布进行分析,提出在列车到达间隔时间存在偏离的情况下对应于给定概率的站台最高聚集人数的计算方法. 以某城市轨道交通车站为案例,在考虑列车到达间隔时间偏离的条件下计算该站岛式站台最高聚集人数. 与现行设计规范的计算方法相比,采用本文提出的方法算得的站台最高聚集人数较小.     

���й����ͨվ̨��ʽ��Ʒ����о�

站台形式方案设计是城市轨道交通线路规划与建设中的一项重要内容。本文结合北京轨道交通亦庄线宋家庄站的特点,阐述了一岛两侧双线、一岛一侧双线、一岛一侧三线等3种站台形式方案的基本设计概况,并从候车条件、折返能力、列车出入段条件、车站规模等方面对这3种方案进行了较为深入的对比研究。最后,从岛式站台站前折返能力的影响因素,以及站台客流组织方案对站台宽度和列车停站时间的影响等角度,提出了一岛两侧双线是适合于采用岛式站台、站前折返的城市轨道交通线路起点站的站台形式方案。     

高速列车空调系统及车内流场分析

为检验高速列车空调系统设计的合理性,针对高速列车新风入口负压大、空调管路系统复杂、密封性好 的特点,建立了车厢内部与空调系统的整体模型.用有限体积法求解计算流体力学的控制微分方程,对整体流场 进行数值模拟,得到了风速、温度、湿度和CO2 体积浓度在客室内的分布,并用流场指标和热舒适性指标对客室 内的热舒适性进行了评价.结果表明:夏季列车以350km/h的速度行驶时,车厢内温度场分布比较均匀,CO2 体积浓度平均值为0.07%,满足不大于0.15%的舒适性要求;过道处风速高,导致有效温度差最大为-4.5C, 低于舒适指标标准值2.8C;送、回风方式是保证流场参数均匀分布及热舒适性的关键.      

列车在风区运行空气动力学性能研究

采用理论计算与试验验证相结合的方式对列车风区运行气动性能进行了研究.首先利用主流CFD分析计算方法,对挡风设施条件下的高速列车施加运行速度和横风风速以建立空气动力学仿真模型,对模型进行计算得到不同工况下列车的流场情况.其次,通过实车试验,实时获取列车风区运行时空气动力学性能(两侧压差)数据,以此分析列车在不同的线路条件和横风风速下两侧压差的变化规律.通过分析得出,列车在风区运行通过挡风设施过渡段时两侧压差发生突变,且伴随列车晃车现象影响行车安全.通过对多处过渡段区域重复试验和分析列车车体横向加速度变化情况,得出风区过渡段是列车运行薄弱环节的结论.实验数据对比了列车在过渡段工程补强前后的两侧压差情况,结论为进行工程补强后,两侧压差可减小30%~80%,其中最大减小为84.89%,工程补强效果可以明显的减小过渡段区域强风对列车的影响.     

500 km/h高速铁路隧道线缆夹具刚强度有限元分析

随着运营速度的提高,高速列车引起的气动效应与环境的相互作用变得更加复杂和剧烈,特别是高速列车通过隧道时形成活塞风,其对隧道内附属设施的荷载作用越来越显著。针对高速列车通过隧道时产生的活塞风冲击荷载,以隧道线缆夹具为研究对象,建立三维模型,并对其进行网格划分;应用有限元分析软件ANSYS,对隧道线缆夹具进行静力学分析以及模态分析。结果表明,隧道线缆夹具在强活塞风的作用下,其结构所受等效应力满足材料的最大屈服极限,变形量较小,可在实际工程中推广应用。     

地铁车空调风道及车室内气流组织数值仿真

以某厂地铁车厢头车为研究对象,结合计算流体力学软件——FLUENT对空调风道及车厢内部三维空间区域的空气流动和传热状况进行了数值分析,根据欧洲标准EN14750-1对空调通风设计方案进行了评估,计算中综合考虑了车体壁面传热、人体散热等多种传热过程.计算结果表明将空调机组下方的八个风道出风口去掉,地铁风道的出风口均匀性得到了有效地改善,风道出风口的平均速度最大差值由2.92 m/s变为2.23 m/s;条缝型送风口能够提供较好的空气品质;在车厢内定员226人的情况下,地铁车厢头车的空调通风系统满足了乘客热舒适性的要求.研究结果为地铁空调列车通风系统的合理设计提供了参考依据.     

铁路隧道列车活塞风的简化计算方法

提出了一种适用于工程设计的活塞风简化计算方法.该方法从运动列车与隧道气流的功能转换出发,以列车作用段作为活塞风压源,利用流体力学的基本原理、基本方程和湍流半经验理论,提出了活塞风压力和速度的计算方法.以现场实车的隧道空气动力学试验资料为参照进行对比,活塞风速度的计算值与实测符合度较好,这表明以不可压缩定常流动为计算模型的活塞风简化计算方法可为活塞风的工程实际应用提供理论基础.