风洞地面效应对高速列车空气动力学特性的影响

本文采用数值模拟方法对高速列车模型风洞试验中存在的地面效应问题进行研究。通过风洞试验验证了数值模拟方法的有效性,利用数值模拟比较了移动地面、静止地面和不同离地间隙工况下,1∶8缩比3节编组高速列车模型的气动力以及模型周围流场的变化规律。研究表明:移动地面较之于静止地面使模型气动阻力增加6.3%,升力减小130%;随着离地间隙的增大,高速列车模型阻力逐渐增大,升力也逐渐增大;不同地面工况下,3节车对气动力变化量的贡献有很大差别。鉴于地面效应会严重影响高速列车模型的气动特性,对风洞试验测量结果带来不可忽视的误差,有必要采用合理的试验手段对其进行消除。其中,采用移动地面法可以很好消除地面效应,而采用抬高模型法不能完全消除地面效应的影响。     

编组长度对高速列车表面交变压力载荷的影响

基于标准κ-ε双方程湍流模型,采用滑移网格方法,对不同编组长度(3车编组,4车编组,5车编组和8车编组)高速列车明线交会以及于各自最不利长度隧道通过和交会工况进行模拟,并对车体表面产生的交变压力载荷进行研究。数值计算结果和实车试验结果进行对比,波形吻合度高,误差不超过6%。研究结果表明:列车明线交会时,列车压力波尾波幅值由3车编组到8车编组减小11%;列车于各自最不利长度隧道通过和交会时,编组长度不改变列车车体表面压力波变化规律,但对幅值有较明显影响;列车通过隧道时压力波峰峰值由3车编组到8车编组增大14.0%,列车于隧道中心处交会时该值增大26.4%。     

车端风挡形式对高速列车气动噪声的影响研究

以国内某型高速列车的3车编组模型及不同形式外风挡为研究对象,采用大涡模拟和FW-H声学方程结合的计算方法,探究车端外风挡间隙和包覆面积对整车气动噪声的影响,得出增加外风挡包覆面积、采取对接密贴风挡有助于降低车端气动噪声,并通过风洞试验进行了验证。     

高速列车通过隧道时气动阻力特性的CFD仿真分析

基于可压缩流体的纳维—斯托克斯方程和RNG k-ε模型,以由头车、中间车和尾车3辆车编组的某高速列车1∶8风洞试验模型为研究对象,采用计算流体动力学软件(CFD),建立包括车体和走行部的三维非结构化列车表面离散网格模型和列车与隧道、列车与明线空间的组合计算网格模型,研究高速列车通过隧道时气动阻力的时变特性和规律.结果表明:高速列车在车尾刚进入隧道人口时其气动阻力达到最大值,为同样工况下明线运行时的2.5倍;高速列车完全进入隧道后,其气动阻力在一段时间内处于相对平稳期,为明线运行时的1.8倍;之后在隧道压力波的作用下,高速列车的气动阻力会发生准周期变化,变化幅度接近明线运行时的60％;在隧道长度大于高速列车长度的前提下,高速列车通过不同长度隧道时,其进入隧道时的气动阻力最大值均比较接近,而且在隧道内运行时的气动阻力变化特征和幅值也基本相同.     

高速列车交会压力波仿真与试验对比分析

建立了某高速列车4辆编组的列车空气动力学交会模型,模拟列车交会时表面空气压力波的变化,并将仿真分析结果与实车试验结果数据进行了对比分析。分析结果表明,仿真模型能够基本模拟列车实车运行时的压力波变化,仿真分析结果可以为新车型设计与改进提供可靠的参考数据。     

高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基精细化有限元模型与验证

高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基的动力响应是高速铁路设计、施工和运维普遍关注的问题。为了较好地掌握高速列车荷载作用下的无砟轨道、路基以及地基各结构的动力响应,采用实体单元对无砟轨道结构、路基和地基进行建模,考虑扣件系统的5层垫片和弹条,以超弹性材料本构关系模拟橡胶垫片的大变形行为,以三维黏弹性静-动力统一人工边界模拟无限地基,以静动力顺序分析模拟路基和轨道的建造过程,以实测轮轨力模拟列车高速运行时产生的激励,构建高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基精细化有限元模型,采用实测数据,从动位移、动应力和动应变三方面对模型进行验证。研究结果表明,所建模型间接地考虑了空气和轨道不平顺对高速运行列车荷载的影响,考虑了扣件系统多层垫片间接触压力的传递和扩散,能很好地模拟列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基系统的动力响应,与实测结果吻合很好。高速列车荷载作用下基床表层的动应力小于20 kPa,动应变处于10με量级,表明路基处于小应变和弹性变形状态。该模型可用于深入研究高速列车荷载作用下无砟轨道-路基-地基的动力学行为,为高速铁路无砟轨道结构及路基设计、优化提供一种有效的计算分析手段。     

车辆调车纵向冲击特性研究!

基于车辆在编组连挂时的缓冲器冲击修正模型,通过建立多组列车冲击模型、车体刚度串联模型以及车体-钩缓装置-车体的串联模型,分别研究不同列车编组数量、不同冲击工况、不同车体刚度及不同阻抗特性的车辆缓冲器的组合对车辆纵向冲击特性的影响。结果表明,当冲击车和被冲击车的数量均大于2时,最大车钩力与车辆的数量间不存在明显关联,且此时冲击面的车钩力比编组为其他数量时的车钩力大,因此在进行车辆冲击试验及缓冲器性能测试时,冲击车和被冲击车的数量均大于2较为合理。当车体刚度较小、冲击速度较高时,车体刚度会对车钩力产生较大影响;冲击车和被冲击车具有不同阻抗特性的缓冲器组合冲击时,其最大车钩力和缓冲器行程会不同。因此,新型缓冲器的阻抗特性应设计为在低速冲击时具有柔性,从而保证低速冲击时的车钩力平缓增长,而在高速冲击时应体现为刚性,以限制缓冲器的最大行程。     

高速铁路无砟轨道路基动应力频谱特性研究

通过建立无砟轨道-路基系统三维有限元数值模型,模拟8列编组的CRH380A型动车组运行过程,计算揭示高速列车荷载作用下路基内部动应力时空分布规律及其频谱特性。研究结果表明:路基竖向动应力时程呈现"驼峰"或"波浪"型周期性变化。动应力在基床范围内迅速衰减达60%,且基床表层或轨道边缘下方路基中衰减较为剧烈。路基承受的动应力作用频率为车长对应频率1-4的整数倍,主要受车辆长度、转向架间距及列车速度等因素控制,轨道不平顺没有改变路基承受荷载的主频率。依据动应力时程曲线及其频响特征,建立轴重为140 k N的高速列车在CRTSⅡ型轨道板上运行时路基各结构层所受荷载的函数实用表达式,为路基填料的动力试验与路基结构设计提供荷载参考依据。     

更高速度下京沪高铁列车整车时间常数动态气密性阈值初探

高速列车通过隧道产生的压力波带来了司乘人员的耳感舒适性问题。随着运行速度的提升,耳感舒适度问题日益严重。文中以京沪高速铁路隧道参数为研究背景,基于一维可压缩非定常不等熵流动模型的特征线计算方法,采用时间常数模型,结合国内舒适度标准和UIC标准,研究400km/h列车头尾车和中间车的整车时间常数动态气密性阈值的变化特性,并分析了隧道长度、列车速度和编组等参数对整车时间常数动态气密阈值的影响规律;研究结果表明:列车速度、隧道长度和动态时间常数气密值密切相关;单列车以400km/h通过隧道且满足国内800Pa/3s标准时,高速列车头尾车时间常数动态气密阈值应大于12s,中间车时间常数动态气密阈值应大于11s;满足UIC标准时,头尾车时间常数动态气密阈值大于24s,中间车时间常数动态气密阈值大于20s;两列车交会且满足国内800Pa/3s标准时,高速列车头尾车时间常数动态气密值应大于23s,中间车时间常数动态气密阈值大于22s;满足UIC标准时,头尾车时间常数动态气密阈值大于45s,中间车时间常数动态气密阈值大于42s。     

400 km/h速度下编组长度对高速列车隧道交会压力波的影响

基于三维非定常可压缩雷诺时均N-S方程与k-ε两方程湍流模型,采用滑移网格方法,对400 km/h速度等级下不同编组长度(3车编组,8车编组,16车编组)列车于各自最不利长度隧道的等速交会工况进行模拟.对比数值计算与动模型试验结果,两者同一测点压力峰峰值相差不超过3.6％,验证了数值计算的可靠性.研究结果表明:列车表面压力峰峰值由头车至尾车呈下降趋势;随着编组长度由3车增加到16车,列车表面最大压力峰峰值由12.05 kPa增加到15.18 kPa;隧道壁面最大压力峰峰值由14.73 kPa增加至19.19 kPa.     

轨道车辆车体刚度灵敏度分析

以轨道车辆为背景,依据转轴公式和平行移轴公式得到车体截面内任意倾角部件的惯性矩,进而获得截面的刚度及其灵敏度。在已知车体刚度分布的前提下,依据车体刚度及其灵敏度,通过调整刚度薄弱位置相关部件的截面尺寸,可达到提高车体刚度的目的。     

全路信息系统时钟同步的实现

从铁路信息系统的实际情况出发,阐述了时钟同步的意义,时间基准的选取以及时间信息的传播,并在此基础上提出了一种精度高、可靠性好、成本较低并满足铁路信息系统对时钟精度的要求的时间同步方案.     

隧道地应力测试与岩爆倾向性分析

研究目的:岩爆是深埋长隧道施工中发生频率较高的突发性地质灾害,岩爆研究对于隧道的勘测设计、施工组织及安全生产具有重要的现实意义.研究结论:采用水压致裂法进行地应力测试,依据Russenes判据、Turchaninov判据及Hoek判据等准则对隧道施工期岩爆发生的倾向性进行分析与评价.结果表明:隧道存在岩爆发生的可能性;...     

绝对测量在无砟轨道的轨向控制中的精度分析

研究目的:目前,我国高速铁路无砟轨道的精调主要是基于全站仪的绝对测量精调模式,其是以外部几何状态来控制内部几何状态,该方法与轨道平顺性的概念并不完全兼容。本文从绝对测量精调技术的误差分析出发,分析在轨道平顺性模型中该精调模式的控制精度。研究结论:通过理论分析及实验数据表明,配以高精度全站仪,绝对测量模式能够保证高速铁路±2 mm的平面控制精度要求。     

提高矿肥车使用的可靠性

介绍了俄罗斯矿肥车在使用过程中的腐蚀问题及解决的方法。通过采用不锈钢车体和涂防护漆等措施,可以减少腐蚀,提高矿肥车使用的可靠性。     

高速列车车体断面优化数值分析

运用通用的流体动力学软件FLUENT计算了不同车体断面在20 m/s横风作用下受到的侧向力和倾覆力矩。结果显示:通过改变车体断面的几何参数可以达到改善列车横向气动稳定性的要求。     

大连枢纽货场布局构想

研究目的:铁路货场布局是城市货运规划的重要组成部分,货场布局是否合理,不仅关系到铁路作用的发挥,还会影响城市的发展。为满足大连市新的城市总体规划要求,同时提高铁路运输的效率和合理性,有必要对大连枢纽货场布局规划进行研究。研究结论:规划大连枢纽货场将形为5货格局,不仅与城市总体规划相适应,还能够满足城市的货物运输需求,实现了货场集中化、专业化管理,提高了铁路运输效率。     

新型轴重23吨车驼峰溜放对减速顶制动能力要求的分析

本文以测试分析为基础介绍了重载车辆在驼峰溜放后对编组场既有减速顶布置带来的影响，并提出应对既有的调速设备和作业方式进行改遣和改进来适应这一变化。     

既有线提速接触网锚段关节改造方案的优化

对哈大线接触网锚段关节的设计特点进行简要分析,提出了我国电气化铁路接触网锚段关节设计存在的问题和改造方案。通过论证后指出,我国既有线已采用的3跨、4跨锚段关节稍加改造,即可满足列车2 0 0km/h运行速度需要     

大瑞铁路高黎贡山隧道热害评估

研究目的:高温热害问题是深埋隧道的常见地质灾害问题之一。本文根据调查中取得的实际资料,考虑岩性、断层、地温、主要蓄水构造、主要河流五个影响因素,采用层次分析法和专家打分法确定权重和等级标准,通过GIS空间分析对隧道地区的热害危险性进行评估和区划,为高温隧道线路的选择、设计和施工提供参考依据。研究结论:研究区的热害整体上呈北西—南东向分布,断裂对热害的控制作用显著,热害主要分布在花岗岩和变质岩地区;沿C12K线路方案存在四个易发生突热水灾害的区段,这四个区段的特点是断裂集中,位于岩浆岩地区、变质岩地区或是储水盆地的边缘。