单列列车通过无辅助坑道长大铁路隧道时空气阻力计算方法研究

对单列列车通过无辅助坑道长大铁路隧道时的空气阻力计算方法进行探讨,建立基于非恒定流和车头车尾压差的空气阻力计算公式,在通过现场试验对此方法进行验证后进行大量工况的计算,分析隧道长度、阻塞比、列车速度和列车长度对列车空气阻力的影响。计算结果表明：影响隧道内列车空气阻力最主要的因素是列车速度,其次分别为阻塞比、隧道和列车长度。     

基于空气阻力等效的超高速列车真空管道参数设计

高速铁路在世界各国范围内建成和运行的同时,作为快捷、舒适、节能交通工具,超高速列车将成为轨道交通的下一个发展方向。而随着列车速度的提升,列车空气阻力明显增加。为有效降低空气阻力,实现列车超高速运行,真空管道交通应运而生。管道参数一直是真空管道交通系统所关注的重点之一,为明确管道参数与列车行车速度之间的关系,得出简便适用的真空管道参数设计方法,基于原朝茂理论,以时速350km列车在高铁标准断面隧道中运行时的空气阻力为控制指标,对超高速列车的阻塞比、行车速度及运行管道工作气压的相互影响规律进行了细致研究,并将列车在低压管道运行空气阻力的理论值与数值计算结果进行了比较。研究表明:1)低压真空管道列车空气阻力数值计算结果与原朝茂理论计算值相互吻合,可以基于原朝茂理论对真空管道列车空气阻力特性进行分析;2)给出了基于高速列车隧道阻力的超高速列车运行管道运行参数设计方法和参数选取曲线,研究结果可为低压真空管道的工作参数的选取提供理论依据。     

基于统计原理的铁路隧道运营期灾害类型及防灾对策研究

统计分析了83例国内外铁路隧道运营期事故资料,研究了铁路隧道运营期间主要灾害类型、原因及防灾对策。研究结果表明:1)铁路隧道运营期间主要灾害类型有火灾、列车碰撞、脱轨及衬砌剥落;2)铁路隧道运营期防灾应以隧道火灾为重点,同时兼顾列车碰撞、脱轨和隧道衬砌混凝土剥落等灾害;3)隧道内旅客列车火灾的主要原因为列车车辆关键部位故障、人为因素、列车车辆缺陷致列车碰撞或脱轨;4)依据土建设施规模及隧道结构分布特点,长大铁路隧道(群)运营期防灾模式可选择定点停车疏散救援模式、全长或局部范围内随机停车疏散救援模式;5)铁路隧道防灾涉及基础设施、铁道车辆和运输调度,应建立铁路隧道运营期灾害防范体系及预警系统,防止事故发生。     

基于气动效应的特长隧道断面优化探讨

铁路隧道净空面积的确定,不仅应考虑隧道建筑限界和机车车辆限界,还要考虑列车通过隧道时诱发的空气动力学效应。基于一维、可压缩、非定常的流动假设,推导得到车内瞬变压力、洞口微气压波和空气阻力计算公式,并结合这3个指标对现有城际铁路、高速铁路隧道设计规范进行论证和优化。结果表明： 针对大于10 km的特长隧道,在一定长度范围内,且在提高列车密封水平、增加洞口微气压波缓冲结构的情况下,可对特长隧道净空断面进行优化。     

高速铁道的空气力学现象与环境问题

隧道铁路的高速化，与速度相关的空气力学现象越来越明显，在空气阻力，车辆侧风的空气特性，隧道内瞬变压力，空气动力噪音，隧道微压波，列车通过时的瞬变压力等空气力学现象中，与环境问题有关的现象有空气动力噪音，隧道微压波，列车通过时的瞬变压力。为实现有益于环境的高速铁道，缓和和减弱这些空气力学现象是不可缺少的。     

长距离单车道隧道无轨运输智能避让系统研制及应用

为解决长距离单车道隧道幽暗湿滑环境司机视线受阻、多车辆行车风险大及运输效率低等问题,通过长距离隧道无线通信传输及定位信息计算技术与设备的开发,设计车辆自主避让算法,构建智能交通指挥系统,研发车载调度指挥终端,为车辆相向行驶时提供避让提醒、同向行驶时提供车辆跟车距离提醒提供解决方案,实现了现场隧道车辆相向行驶提前20～35s的避让预警,同向行驶跟车50～200m的精确定位及防追尾提醒,降低了长距离大坡度皮带机出碴单车道隧道无轨运输车辆的行驶风险,提高了隧道施工现场车辆调度管理的能力,保证了施工现场物料安全的高效运输,为施工现场管理信息化、智能化打下了坚实的基础。     

高速列车振动对铁路隧道内力的影响

铁路隧道质量的好坏直接影响到铁路线路质量的好坏.铁路隧道出现的滑坡、渗水、开裂等许多问题都和高速列车的振动有关.高速列车的振动引起的附加动力对隧道内力的影响较大,隧道的内力与高速列车振动时产生的附加动力成正比.附加动力将会使隧道材料的力学性能发生改变、使铁路隧道的质量变差.该文从铁路隧道的实际受力情况出发,提出了在高速列车振动下铁路隧道内力的计算公式.     

铁路隧道火灾事故及其规模研究综述

铁路隧道火灾规模是隧道火灾防治的关键问题。通过对国内外铁路隧道火灾事故及列车火灾规模大小的统计,分析了铁路隧道火灾事故发生的原因和产生的后果,提出了减少铁路隧道火灾事故的相关建议。总结了影响铁路隧道内列车火灾规模大小的因素,建议列车材质采用难燃材料、设计合理的防灾通风速度、尽可能减少列车门窗的开启数量等措施来降低隧道内列车火灾规模。在此基础上,结合我国铁路客车的特点及国外相关研究结果,建议在铁路隧道和隧道群火灾后果评估中,可采用15 MW的稳定热源作为参考。     

寒区高速铁路长大隧道温升问题研究

为了解决寒区高速铁路长大隧道由于列车运行导致隧道内环境温度的上升,从而对隧道安全运营产生不利影响的问题,针对多年冻土地区隧道围岩温度场具有导热与对流换热耦合边界并伴有相变的非稳态温度场的特点,联合应用有限体积法及有限单元法,进行围岩温度场的有限元分析。结果表明,对于寒区高速铁路长大隧道而言,列车的高速运行和特长隧道通风散热不畅所导致的隧道内热量集聚,将使隧道空间温度在未来几十年内缓慢上升,虽然数值不大;但引起了隧道周围冻土区温度场较大的改变,增大了冻土的融化范围,加深了地基土的融化深度,必将对隧道结构的稳定性及高速列车的运行安全造成不利影响。     

长大隧道通风与防灾技术研究

国内目前已投入运营的最长的两座铁路隧道分别是秦岭隧道(18.462km)和乌鞘岭隧道(20.05km),最长的公路隧道为终南山隧道(18.02 km),随着铁路、公路建设的不断发展,长大隧道越来越多,规模越来越大.介绍了以上三座特长隧道的通风、防灾设计过程及实施情况,从理论分析、数值模拟、模型试验及方案比选等方面对长大隧道的通风及防灾设计进行了简单阐述,以期对今后其它长大隧道的通风及防灾设计起到点滴借鉴作用.     

利用声激励技术降低汽车车身阻力的实验研究

本文利用内部声激励技术,在风洞中对某厢式客车车身模型进行空气阻力系数的测试。结果表明:内部声激励能够明显地降低车身模型的空气阻力系数。     

列车隧道空气动力学研究综述

综述列车通过隧道时的气动效应及其原理,介绍列车过隧道时压力波的形成和变化规律以及研究方法,分析车型、车速、隧道长度以及阻塞比等相关参数对隧道气动效应的影响,并从车体优化和隧道结构优化2个方面分析减小隧道空气动力效应的措施。最后,总结目前在列车隧道影响因素和缓解措施方面的研究成果,并从气动荷载对隧道结构、列车结构以及隧道内附属结构的安全性问题、隧道空气动力学问题和大风环境下的隧道空气动力学问题3个方面进行展望。     

紊流影响下车-桥系统气动力特性风洞试验

为了研究横风作用下紊流参数对车-桥系统气动力特性的影响，以典型32 m简支梁桥和CRH2列车头车为背景，首先根据阻塞比要求设计几何缩尺比为1：25的桥梁和列车测压试验模型；然后通过在风洞试验段入口处采用"格栅条"被动紊流发生装置，模拟一系列紊流风场；最后开展不同工况下车-桥组合风洞动态测压试验，测试列车和桥梁表面风压，并积分获得列车和桥梁气动力。基于此，分析了双线轨道不同位置下，顺风向紊流度、紊流积分尺度对列车表面风压和车-桥气动力分布的影响规律，并讨论了风攻角对车-桥气动力系数的影响。结果表明：列车表面平均风压系数随紊流度的增加而减小，紊流风场中列车和桥梁气动侧力（阻力）系数均小于均匀流场；紊流度对迎风侧轨道列车的影响更为显著，而对车头气动力特性影响较小，车身侧力（阻力）系数随紊流度增加而显著降低，升力系数和力矩系数随紊流度的变化规律并不显著；桥梁气动力系数对紊流度变化的敏感程度小于列车，其侧力（阻力）系数并非随紊流度的增大而单调减小，升力系数随紊流度增加而增大，力矩系数随紊流度的变化规律并不明显；车-桥气动力系数受紊流积分尺度的影响小于紊流度，桥梁侧力（阻力）系数受影响程度大于升力系数和力矩系数；列车位于背风侧轨道时，车-桥气动力系数随紊流积分尺度变化的敏感程度小于列车位于迎风侧轨道；风攻角和紊流参数对车-桥气动力特性的影响是相互独立的，且受列车路线布置方式影响不大。研究结果为紊流风场下的行车安全性提供了数据和资料。     

扁平箱形桥梁断面静气动力系数雷诺数效应研究

在较大的雷诺数范围内测量了不同宽高比箱形桥梁断面的三分力系数,研究了三分力系数雷诺数效应以及宽高比对断面三分力系数雷诺数效应的影响。流线型桥梁断面的阻力系数、升力系数都有明显的雷诺数效应。宽高比对断面的三分力系数雷诺数效应有明显的影响。低雷诺数风洞试验得到的三分力系数用于实桥分析时偏于保守。     

队列行驶领航车辆尾流的粒子图像测速试验研究

为了研究队列行驶时不同的车间距对领航车辆气动阻力的影响,采用风洞试验方法,分别测量了队列行驶工况下领航车辆和领航车辆单独行驶时的阻力系数.又运用粒子图像测速技术对以上工况中领航车辆尾部纵对称面内的流场进行了测量与分析.结果表明:随着车间距的缩短,领航车辆阻力值降低,降幅最大达41.66%,并且尾部流场的涡的拖曳距离、扩...     

考虑波面影响的海上栈桥构件气动特性试验研究

为研究海上栈桥构件在波面影响下的气动特性,现通过进行考虑波浪面气动干扰作用下,栈桥构件风洞测压试验,得到了栈桥构件在不同波浪条件下的气动力系数影响规律.试验结果表明:平行短边传播波浪对结构气动力系数影响大于平行长边传播波浪,且位于平行短边传播波浪的背风侧波腰时,波面气动干扰会使阻力、升力及扭矩系数均降低;平行短边传播波...     

TJ-2风洞汽车模型试验的修正方法

讨论了同济大学TJ-2风洞汽车模型试验的修正方法，通过MIRA标准模型组和桑塔纳2000轿车1/4模型的气动力比较试验，建立了TJ-2风洞汽车模型试验的修正程序，比较试验分别在TJ-2和德国斯图加特大学TVK汽车模型风洞中实验，试验分析数据相比，两者之间修正后的阻力系数误差在0.006以内。比较试验结果证明了TJ-2风洞汽车模型试验测量的可靠性和修正方法的适用性。     

考虑来流偏角的汽车道路行驶阻力研究

汽车日益严苛的排放、油耗法规对准确测量和降低道路行驶阻力提出了更高的要求,气动阻力是汽车道路行驶过程中主要的阻力来源,真实道路自然风来流偏角是影响汽车气动阻力的重要因素。提出了一种基于真实道路来流偏角分布的风平均阻力系数计算方法——偏航角密度法,并和其他风平均阻力系数计算方法进行了比较,利用风洞法测量道路行驶阻力,研究了来流偏角对汽车道路行驶阻力、循环能耗的影响。研究表明,来流偏角概率密度呈现明显的区域分布特征,来流偏角显著影响汽车实际道路气动阻力、循环能耗,根据偏航角密度法,考虑真实道路来流偏角时,气动阻力、循环能耗分别最大可增加3.0%、1.6%。     

侧风状态下轿车气动特性数值模拟方法的研究

采用3种不同方法,利用计算流体力学软件FLUENT对侧风状态下轿车的气动特性进行了数值模拟,得到了不同侧风状态下轿车气动阻力系数和侧力系数随横摆角而变化的曲线。讨论了不同方法的优缺点并将模拟结果与风洞实验进行对比,结果表明采用合适的数值模拟方法可省时省力地获得接近于实验的结果。     

汽车风洞试验中的雷诺数、阻塞和边界层效应问题综述

对汽车风洞试验中的雷诺数、阻塞和边界层效应进行了分析并得出若干结论:首先,采用缩比模型时,雷诺数将对气动力测量产生影响,雷诺数过低通常会使阻力系数测量值偏大约1%～2%,而更低的局部雷诺数甚至会改变局部气流特性;其次,有限的风洞尺寸必然产生阻塞效应,它影响气动力和试验参考风速的测量,但可以通过适当的经验方法和合理的标定程序进行修正;最后,风洞固定地板产生的边界层会干扰车辆底部和车轮附近的气流.如果没有任何边界层控制措施,气动阻力测量值会偏小,而升力测量值偏大;且底盘越低误差越大,因此须采取合理的控制方案以降低边界层对气动力测量的影响.