快速运营对地铁隧道温度的影响

当地铁隧道中列车以140km／h速度快速运行时，会在隧道中产生空气动力学效应和温度效应。文中分析地铁列车在快速运营条件下会向隧道中散发更多热量，并对与隧道温度变化的有关隧道设计参数方面的问题进行讨论。     

高速列车隧道空气动力学数值仿真系统的开发

介绍高速列车隧道空气动力学数值仿真系统的原理与应用。该系统对高速列车通过隧道时诱发的空气动力学效应进行模拟,计算结果有利于隧道的优化设计。     

高速列车通过隧道流场的三维数值模拟

应用三维粘性、非稳态不可压缩流的数学模型,对高速列车通过隧道时隧道内的压力变化、列车受到的气动阻力等问题进行分析研究,得到了隧道内的压力流场三维分布图,求出了速度、阻塞比等参数与压力、气动阻力之间的数值关系,为解决高速列车通过隧道引起的空气动力学问题提供参考。     

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。     

国外高速列车进出隧道空气动力学模型实验研究方法

隧道空气动力学是隧道设计中面临的一个主要问题.高速列车进出隧道、两高速列车在隧道内相会时,会引起噪声及车厢内压力的变化,不仅对乘客及环境造成损害,也对列车的稳定、走行阻力以及车体构造都有影响,还会危及隧道中作业人员的安全.因此,开展高速列车隧道空气动力学的研究,是隧道设计和既有隧道改造的重要依据.这类问题研究方法很多,主要有:模型实验、数值模拟、现场实测.模型实验研究是较为经济、可靠的方法.在收集大量国内外模型实验研究文献的基础上汇集、论述了浅水槽、各种发射式列车模型实验研究方法的实验原理、实验系统配置及检测方法.并对各种方法进行了比较,得出摩擦发射式列车模型实验是最理想的实验研究方法.     

高速铁路隧道洞口地形对微压波的影响分析

高速列车进入隧道后将产生一系列的空气动力学效应,其中隧道出口的微压波效应对人类环境的危害性较大。影响微压波的因素主要有:列车进入隧道的速度、隧道的阻塞比、隧道长度、隧道内部条件和隧道出口地形等。采用数值模拟方法,深入研究了隧道出口地形对微压波的影响,得到了隧道出口地形对微压波的影响特性。     

高速铁路隧道空气动力学效应控制

空气动力学效应对高速铁路隧道内行车、旅客乘车舒适度、洞口环境均有不利的影响.通过对隧道内空气动力学效应的分析研究,找出解决问题的对应措施,为高速铁路隧道设计、施工、运营提供科学的理论依据.     

高速列车通过隧道时舒适度标准平

高速列车以极快的速度通过隧道时，由于空气动力学效应，列车内外的压力瞬间将会发生急剧变化，对列车上的乘客及工作人员的生理产生不良影响，本文根据国外铁路当局所制定的舒适度标准及采取的相应措施，对我国即将修建的京沪高速铁路舒度标准问题发表一点见解。     

双线隧道微气压波的三维数值模拟

针对高速列车进出双线大断面隧道(At=100 m2)时的空气动力学问题,对不同结构形式的隧道出口微气压波进行了三维数值模拟和理论推导。验证计算表明:所采用的双线隧道出口微气压波计算方法是合理可行的,为今后进一步研究高速列车隧道会车压力波和微气压波提供参考。     

桥塔遮风效应对移动列车气动参数及行车安全的影响

为研究桥塔遮风效应对移动列车气动参数的影响，以沪通长江大桥这一钢桁梁斜拉桥为背景，基于移动列车模型试验装置，设计了缩尺比均为1：30的桁梁、桥塔和CRH3列车模型，依托XNJD-3风洞实验室进行了一系列试验。基于测试结果，分析列车通过桥塔区域时车速、风速以及合成风向角对列车气动参数的影响，并利用风-车-线-桥耦合振动模型分析了桥塔处气动参数突变对CRH3列车行车安全的影响。研究结果表明：桥塔遮风效应对移动列车影响显著，车辆气动参数在桥塔区域呈现突变的现象，升力系数和阻力系数经历了先减小后增大的过程，力矩系数则先增大后减小；风速越低，气动参数曲线在桥塔处的突变程度越大；气动参数曲线的突变宽度远大于桥塔自身的宽度，且车速越高突变宽度越大；合成风向角越小，列车气动参数在桥塔区域的变化越显著；列车离开桥塔区域时，桥塔尾流会造成升力系数和阻力系数局部增大；在考虑桥塔遮风效应的情况下，列车车体加速度在桥塔区域急剧增大，当列车远离桥塔区域时又逐渐减小；桥塔遮风效应会威胁列车的行车安全，未考虑桥塔遮风效应的分析结果是偏不安全的。     

钢桁梁桥上列车双车交会气动特性风洞试验

为探究横风作用下钢桁梁桥上列车双车交会过程中气动力系数的突变机理,以某一大跨度公铁两用钢桁梁桥为背景,首先根据XNJD-3风洞实验室的尺寸设计了一套移动车辆模型试验系统;然后根据风洞阻塞比的要求设计了几何缩尺比为1∶30的桥梁和车辆试验模型;最后测试了横风作用下桥上列车交会过程中移动车辆模型的气动力。为尽可能地降低试验系统对运动车辆气动力的干扰,对原始时程数据进行了低通滤波处理,并分析了车速、风速、合成风向角、车辆所在轨道位置等因素对车辆气动力系数的影响。试验结果表明：双车交会时,背风侧运动车辆的气动力系数具有明显的突变趋势,迎风侧运动车辆的气动力系数变化较为平稳;列车交会时突变区域主要受运动车辆引起的列车风速的影响,且随车速的增加而增大,横风风速对突变区域影响较小;交会过程中背风侧车辆升力系数和侧向力系数的突变量随合成风向角的增大呈增大趋势,力矩系数突变量对合成风向角的变化不敏感;横桥向列车所处轨道位置影响其气动力系数。试验结果可为研究横风作用下高速列车-桥上交会过程的行车安全提供数据支持。     

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。     

Numerical simulation of aerodynamic performance of a couple multiple units high-speed train

In order to determine the effect of the coupling region on train aerodynamic performance, and how the coupling region affects aerodynamic performance of the couple multiple units trains when they both run and pass each other in open air, the entrance of two such trains into a tunnel and their passing each other in the tunnel was simulated in Fluent 14.0. The numerical algorithm employed in this study was verified by the data of scaled and full-scale train tests, and the difference lies within an acceptable range. The results demonstrate that the distribution of aerodynamic forces on the train cars is altered by the coupling region; however, the coupling region has marginal effect on the drag and lateral force on the whole train under crosswind, and the lateral force on the train cars is more sensitive to couple multiple units compared to the other two force coefficients. It is also determined that the component of the coupling region increases the fluctuation of aerodynamic coefficients for each train car under crosswind. Affected by the coupling region, a positive pressure pulse was introduced in the alternating pressure produced by trains passing by each other in the open air, and the amplitude of the alternating pressure was decreased by the coupling region. The amplitude of the alternating pressure on the train or on the tunnel was significantly decreased by the coupling region of the train. This phenomenon did not alter the distribution law of pressure on the train and tunnel; moreover, the effect of the coupling region on trains passing by each other in the tunnel is stronger than that on a single train passing through the tunnel.     

关于广州地铁隧道空气动力学效应缓解措施的研究

地铁列车高速通过中间风井以及多次在地下线路与高架线路间转换,引起车厢内压力波动,降低了乘车的舒适性。文章总结了其他国家制定的地铁或高速铁路不同的人体舒适度压力控制标准和国内的地铁压力舒适度的相关研究,采用地铁环境模拟计算软件SES 41,对广州地铁14号线列车线路在隧道运行时不同列车时速、不同的隧道断面、不同渐扩段长度等情况下通过隧道洞口及中间风井时车头的压力波动及压力舒适度进行计算分析,提出对于高速地铁可在常规盾构隧道断面入洞口处和中间风井处设置一定长度及规模的渐扩段,同时结合行车组织的压力缓解措施的设计建议,这些措施在广州地铁14号线、21号线、南京机场线等工程设计中已进行应用,具体效果有待线路开通后进行实测验证。     

铁路隧道口紧急救援站风道布置方案研究

为了合理布置铁路隧道口紧急救援站风道,以某铁路隧道口紧急救援站为工程依托,对直接将风机布置于正洞、在正洞内增设中部通风巷道和在救援平导外增设分离式通风巷道3种方案进行对比研究。结果表明： 在射流风机安装牢固的前提下,直接在正洞内布置射流风机为最优方案; 若考虑高速行驶列车气动荷载对射流风机的安全性影响,可考虑在救援平导外增设分离式通风巷道; 在正洞内增设中部通风巷道相比于在救援平导外增设分离式通风巷道,若增设的风道较短,则造价更低,施工更方便,可根据项目具体情况采用。     

Effect of rear slant angle on vehicle crosswind stability simulation on a simplified car model

It is important to know the effect of the aerodynamic forces and moments on driving stability because it is responsible for the excitation and influences the response of the vehicle. The purpose of this paper is to study the effect of rear slant angle of a surface vehicle on crosswind sensitivity for stability analysis. The vehicle mathematical model used to conduct a dynamic simulation was based on a simple reduced order lateral dynamics of sideslip and yaw rate motion coupled with aerodynamics model. The intention here is to compare the effect of rear slant angles response to crosswind and to rank the crosswind sensitivity ratings. The aerodynamic loads are defined as the function of the aerodynamic derivatives from the static wind tunnel tests. Result shows a 20° rear slant angle demonstrates the highest rating of crosswind sensitivity, while zero degree slant exhibits the least.     

考虑附加变形的公路-磁浮合建桥车桥耦合动力响应研究

为了解温度变化和汽车荷载布置引起的附加变形对大跨度公路-磁浮合建桥及磁浮列车动力性能的影响,以某三塔四跨公轨合建大跨度斜拉桥为背景,采用UM及ANSYS软件建立磁浮列车、桥梁、悬浮控制器模型,分析温度、汽车荷载作用下的附加变形对车桥动力响应的影响。结果表明:温度附加变形对桥梁及磁浮列车的动力响应影响较小;汽车偏载作用对桥梁和磁浮车辆的横向动力响应影响较明显,6车道对称布载作用对磁浮列车的加速度和Sperling指标的影响不大,但悬浮间隙波动范围增大了30%;汽车荷载对公轨合建桥梁车桥动力响应的影响较大,需予以重点考虑。     

Aerodynamic influence of a passing vehicle on the stability of the other vehicles

The aerodynamic influence of a passing vehicle on the motion stability of other vehicles is discussed. According to the results of wind tunnel tests and actual car tests, it is found that the interference phenomenon can be treated as a quasi-steady problem when relative speed is small. The influence of relative speed on vehicle motion stability is also examined. A small relative speed can affect the vehicle motion because of its long acting time.     

风-列车-桥系统耦合振动研究综述

风-列车-桥（简称风-车-桥）系统耦合振动涉及多学科交叉,是双重随机激励作用下的时变耦合系统,是研究列车抗风安全性的主要方法之一。从提出风-车-桥的概念以来,国内外学者对此进行了大量的研究,取得了积极的进展,为进一步促进风-车-桥系统耦合振动的研究,从车-桥系统风荷载、车-桥耦合模型、风-车-桥耦合模型三部分出发,对风-车-桥系统研究的一些重要成果进行回顾和介绍。其中,车-桥系统风荷载部分包含静风力、抖振力（脉动风模拟和气动导纳）、风载突变效应3个方面;静风力方面,回顾车-桥静动态系统气动特性的风洞试验方法及数值模拟方法,讨论不同试验和分析方法的优缺点及其适用的情况;抖振力方面,介绍脉动风模拟方法以及气动导纳的计算方法;风载突变方面,介绍横风作用下列车过桥塔及双车交会时风洞试验和数值模拟方法。车-桥耦合振动模型部分,回顾车辆分析模型和车-桥系统的求解方法。风-车-桥耦合模型部分包含分析模型、耦合机理和实际应用3个方面,回顾风-车-桥系统的耦合机理,结合实例介绍风-车-桥系统耦合振动方法的实际应用。最后,结合当前风-车-桥系统研究的不足之处,提出车-桥动态系统气动特性的风洞试验技术、风-车-桥系统的精细化分析模型、现场实测、可靠度及其评价准则是其今后的主要研究方向。     

尾翼对车辆的空气动力学影响模拟分析及试验验证

为了研究不同造型结构的尾翼对整车空气动力学的影响,建立三维模型,利用Fluent软件对其进行分析计算,综合考虑动力性、经济性及稳定性的要求,同时进行风洞试验。结果表明：随着尾翼高度的增加,风阻系数先减少,后增加,后升力不断减少,前升力有所增加,增加的趋势比较缓慢。同时也认证了计算模型以及模拟结果的准确性,为以后的开发提供了一种经济、快速的方法。