兰新铁路既有防风设施薄弱地段的分析及改造

结合兰新铁路“百里风区”既有挡风墙和其他防风设施,通过数值计算、列车空气动力学实车试验、车辆动力学试验和挡风墙前后风速分布现场试验等,分析在既有防风设施和大风条件下的列车气动性能与速度分布,找出既有防风设施的薄弱环节,提出对土堤式挡风墙、不同形式挡风墙及挡风墙与路堑过渡段、矮路堑的优化方案和改造措施.建议按危险程度分批次逐步实施改造,在补强改造设计时勘察现场,反复论证补强方案的安全性和可行性.     

戈壁铁路挡风墙背风侧流场特征与挡风功效研究

为了掌握戈壁地区铁路沿线各种既有挡风墙的功效与不足之处,基于流体数值分析方法,对高度为3.0 m的不同形式挡风墙背风侧在不同风速条件下的流场进行了模拟计算分析。得到了不同形式挡风墙背风侧的流场特点、风向和风速变化规律:对拉式挡风墙背风侧的涡流特征显著,其大风遮蔽效应系数呈现出先降后升的规律性变化;而土堤式挡风墙背风侧不仅不存在涡流区,且大风途经土堤式挡墙后流场运动要素变化较小。计算数据显示,对拉式挡风墙的挡风效果优于土堤式;挡风墙高度为3.0 m时,对拉式挡风墙能够满足要求,而土堤式挡风墙则不能满足要求,需要加以改进。以上研究结论为铁路的安全运行与防风沙设计提供参考与依据。     

兰新高铁防风标准研究

研究目的:兰新高铁通过甘肃境内的安西风区和新疆境内的烟墩风区、百里风区、三十里风区、达坂城风区等五大风区,区内风力强劲,大风天数多,严重危及行车安全,影响运输效率。防风标准的研究是防风工程设计的前提,是确定防风工程设计原则、范围的重要依据。为保证列车安全、快速、正常运营,最大限度地减少列车的停轮与限速,需研究兰新高铁防风标准,以采取合理的防风措施。研究结论:防风标准包括风区设置防风工程后允许的限速天数及合理的列车运行速度限值,综合分析大风区不同风速的频率及不同类型的防风结构在大风条件下保证列车安全运行的能力,研究提出:(1)运营预期目标为大风条件下列车原则上尽量少停轮,列车限速天数控制在全年的10%左右;(2)防风结构能力为:大风条件下设挡风墙(屏)地段列车速度限值提高10 m/s,设封闭(半封闭)挡风结构地段列车速度限值提高20 m/s;(3)本研究成果可为戈壁大风区或类似环境地区的铁路工程建设提供借鉴。     

基于动车组安全运行的南疆线既有防风设施优化改造研究

为探究南疆线是否满足动车组开行要求,通过实车试验的方法,发现南疆线既有防风设施部分区段不能保证动车组安全运行,需进行优化改造;在分析试验结果的基础上,对试验中出现大值点的地段进行详细现场勘查和影像记录,分析总结需优化改造的防风设施结构形式等信息,发现南疆线既有防风设施薄弱环节处于无挡风墙地段、桥梁挡风结构、土堤式挡风墙、过渡段等位置。通过数值模拟计算,对土堤式挡风墙、浅路堑和土堤式下坡风等提出具体改造思路和优化方案。通过推荐施工方案、开展现场验证,以达到满足动车组安全运行的目的。     

强侧风条件下接触网检修作业车气动性能研究

针对接触网检修作业车自轮运转特种设备在大风天气下运行及作业安全标准研究的缺乏,采用三维、不可压N-S方程和k-ε双方程湍流模型,计算不同防风设施、不同路况和不同环境风风速风向条件对接触网作业车气动性能的影响规律。研究结果表明:有挡风墙下,侧滑角较小时,随着路堤高度的增加,车辆倾覆力矩增大;侧滑角较大时,随着路堤高度的增加,车辆倾覆力矩减小;其拐点在45°~60°左右,具体数值与挡风墙类型有关。无挡风墙下,当侧滑角β≤60°时,车辆气动倾覆力矩随着路堤高度的增高而增大;当侧滑角β60°时,车辆气动倾覆力矩随路堤高度的增高变化不大。接触网作业车工作平台升起、在-120°~120°转动时,30°左右时整车的倾覆力矩最大,-90°左右时最小。     

兰新铁路现有土堤式挡风墙局部加高优化

随着兰新线上通过列车速度的提高,现有土堤式防风墙的防护效果亟需改善,考虑在原有挡风墙顶部进行局部加高改造。基于三维定常、不可压N-S方程与κ-ε双方程湍流模型,采用棚车为代表车型,在横风风速为50 m/s时,分别对不同加高高度的对称和非对称土堤式挡风墙条件下运行速度为120 km/h的货物列车所受气动力进行了数值模拟,以车辆倾覆力矩为考核指标分析挡风墙加高高度对棚车气动性能的影响。研究结果表明,在现有土堤式挡风墙顶部局部加高能有效地提高其对列车的防风作用;其对称土堤式挡风墙合理加高高度为0.28 m,迎风侧高度1 m和2 m的非对称土堤式挡风墙合理加高高度分别为0.62和0.49 m。结果为工程实际应用提供了理论依据。     

兰新铁路强风地区风沙成因及挡风墙防风效果分析

研究目的:通过对兰新铁路"百里风区"和南疆铁路前百公里强风地区风沙成因进行分析,研究挡风墙后不同高度、不同间距风速变化情况,现场实测挡风墙的"遮蔽效应",对挡风墙的防风效果进行评价.研究结论:兰新铁路强风地区风区大风主要为内陆寒潮性大风,受地形地貌引起的狭管效应、下坡风及局地大气对流效应的影响较大,具有风速高、风期长、季节性强、风向稳定、起风速度快等特点.现场实测表明,挡风墙防风效果显著,3 m高挡风墙后在3 m高内风速较挡风墙外侧风速大大降低,风速20 m/s时有效遮蔽范围超过38 m,有效地减弱了列车的倾覆力矩.不同条件下挡风墙对沙害减弱的影响还需进一步加深研究,这些结论对于今后铁路防风沙具有一定的指导和借鉴作用.     

南疆线大风条件下动车组运行安全性现场试验研究

为验证南疆线开行动车组的运行安全性,采用现场实车试验的方法,对CRH5G型动车组空气动力学、系统动力学、弓网受流等参数进行测试。现场试验结果表明,系统动力学安全指标存在超标情况,南疆线在目前的防风设施条件下开行动车组存在诸多安全隐患;动车组系统动力学、空气动力学大值点出现位置主要集中在K20—K30区段的土堤式挡风墙、桥梁挡风结构及不同防风设施间的过渡地段;通过实车试验结果分析和现场勘查,找出南疆线防风设施13类220多处过渡地段,下一步将重点对这些过渡地段及防风能力不足的防风设施进行研究,提出优化改造方案,为动车组在南疆线的安全运营提供保障。     

大风区铁路挡风墙合理设置

大风作用下列车周围空气的绕流流场变化明显,空气动力显著增大,设置挡风墙及其他防风设施,是保证大风区铁路列车安全运行的主要措施.采用数值模拟计算的方法,对挡风墙距线路的合理位置和挡风墙的合理高度进行研究.结果表明:挡风墙距一线中心线的合理距离为5.7m;随着路况的不同,挡风墙的合理高度不同,2 m深路堑上挡风墙合理高度为...     

西北地区铁路大风灾害及其防治对策

大风灾害是兰新铁路安全运营面临的主要自然灾害。通过分析兰新铁路大风灾害的分布和成因特点,以及对铁路运输的危害,提出合理确定线路方案、采取防风工程措施、建立大风监测预警系统等防治对策。兰新铁路电气化工程和第二双线建设对防风技术提出更高要求,如何建立有效的防风安全体系,确保大风条件下列车安全运行,是当前迫切需要研究解决的重要课题。建议研究挡风墙设置与接触网稳定的关系,并根据实际情况逐步建立和完善大风监测预警系统。     

适用于自轮运转特种设备的调车监控系统

通过分析自轮运转特种设备调车作业特点和既有技防手段,设计了适用于自轮运转特种设备调车作业防护的控制系统。该系统通过闭环控制,可有效防止自轮运转特种设备调车作业过程中"挤""冲""撞"事故的发生。同时,研制了与自轮运转特种设备调车监控系统配套的远程运行监测终端,可记录自轮运转特种设备运行轨迹全过程,并可实现数据版本校核、数据更新及运行日志落地等功能。     

兰新线百里风区不同型式挡风墙防风效果评估

兰新线百里风区是世界上内陆风速最高、铁路风灾最为严重的地区之一,挡风墙是百里风区的主要防风设施。根据现场实车运行试验、挡风墙空气动力学地面试验、数值计算结果,分析和评估百里风区各种型式的挡风墙以及挡风墙各种过渡段的防风效果,指出既有挡风墙工程的薄弱环节,为今后防风工程补强设计提供依据。     

我国客运专线高速列车安全运行大风预警系统研究

研究目的:为了确保大风天气条件下高速铁路动车组安全运行,必须建立大风预警系统,制定运行管制规则及对策,从而达到安全、高效行车的目的.研究结论:我国铁路沿线大风类型主要有寒潮大风、短时雷雨大风和台风大风.防风预警系统必须根据大风类型和地形地貌的不同,分别建立不同类型短时风速预测模式,其地形因数k由流体模拟与实际监测结果的比值确定,并绘制大风天气条件下高速列车运行管制曲线图,从而为行车指挥控制系统提供较为合理的行车速度限制信息.运用该研究成果既可降低大风对客运专线高速列车安全行车的影响和危害程度,又可保证最大程度的行车效率.     

兰新铁路第二双线挡风墙防风效果仿真分析

利用CFD ICEM建立兰新铁路第二双线V区(大风频繁区)路堤、路堑地段4.0 m挡风墙和槽形梁两侧3.5 m高挡风墙计算模型,采用流体力学软件FLUENT对不同型式的防风结构的防风效果开展仿真分析。结果表明:环境风遭遇挡风墙阻挡,气流沿着挡风墙上部自由空间移动,形成加速效应,使得吹至挡风墙上部的环境风被加速放大;环境风吹过挡风墙后风速明显减小,挡风墙有效遮蔽了环境风,防风效果明显;路堤挡风墙后环境风速残余系数在0.3~0.6,路堑挡风墙后环境风速残余系数在0.25~0.50,桥梁两侧挡风墙后环境风速残余系数在0.3以下,桥梁两侧挡风墙防风效果优于路堤和路堑挡风墙。     

自轮运转特种设备调车作业规章制度规范化研究

随着自轮运转特种设备调车作业的频次越来越高,但其调车作业相关规章制度建设相对滞后。基于普速铁路自轮运转特种设备调车作业制度现状,针对规章适用性、不同专业规章一致性、表达准确性等问题,提出明确调车指挥人和调车人员数量、规范统一调车作业范围和分工、规范统一调车作业通知单使用、规范统一自轮运转特种设备信号依据、明确连接软管的规定等规范普速铁路自轮运转特种设备调车作业规章制度的对策,为自轮运转特种设备调车作业提供制度依据。     

兰新二线挡风墙下部开口疏导线路积沙试验

研究目的:兰新二线部分路段地处戈壁荒漠风区,干旱少雨,地表松散,大风条件下极易形成强风沙流,为保护列车安全运行,在路肩部位设立了挡风墙,起到了较好的防风效果。但随着挡风墙的布设,过境风沙流途经路堤时,气流携沙能力下降,造成部分沙颗粒沉降,堆积在线路路肩及道床上,造成严重的线路积沙危害。为解决兰新二线挡风墙后线路积沙难题,确保列车安全运行,本文以烟墩风区挡风墙下部开口疏导线路积沙进行试验,验证疏导线路积沙的可行性。研究结论:(1)现场试验表明:挡风墙开口后,支撑层台阶处积沙量逐渐减少,上行线轨道板上积沙量逐渐增加,风力只是将线路既有积沙进行了二次搬运和再分配,开口对线路积沙疏导效果不明显;(2)数值模拟分析表明:挡风墙开口前背风侧整体处在气流低速区,开口后支撑层台阶附近气流处在加速区,其他区域仍处在气流低速区,大部分沙粒可能重新跌落在上行线附近,加剧上行线积沙量;(3)该研究结果对高速铁路无砟轨道防沙工程具有指导意义。     

土堤式挡风墙加高挡板稳定性分析及研究

在强风以及沙粒共同冲击作用的条件下,为了确定既有土堤式挡风墙加高挡板在各风速下的固定形式,寻找其在风沙两相流情况下的一种安全埋深计算方法。应用数值模拟软件对不同风速下加高挡板周围流场进行分析,探讨流场规律。分别计算风荷载与沙荷载作用下加高挡板的受力,并计算其支座反力,最终确定其在极限条件下埋置深度的近似计算方法,为铁路安全运行与防风沙设计提供参考与依据。     

青藏铁路大风天气运输组织方法

青藏高原大风天气多,空气密度小,大风对铁路运输安全的影响与低海拔地区差异较大。利用车辆动力学原理建立列车临界翻车风速模型,分别计算青藏铁路海拔3 000 m和4 000 m冻土和非冻土地区的临界翻车风速和危险翻车风速,以及给定风速条件下车辆限制速度。计算结果表明,青藏铁路临界翻车风速随海拔升高而增大,随冻土路基病害出现而降低。参考英、日等国大风标准,结合青藏铁路的特点,根据危险翻车风速和临界翻车风速,初步提出青藏铁路海拔4 000 m地区安全行车标准及特定运行条件、冻土地区线路出现病害情况下的安全行车标准及特定运行条件。提出列车限速运行、增加车辆载重、提高列车编组水平、提高司机操作水平、改善棚车顶部外形、加强货运检查、注意车辆防溜和风沙地区线路检查等大风天气运输组织措施。     

强侧风不同挡风墙下棚车气动性能

选用车型为棚车,采用SIMPLEC算法和QUICK精度格式的数值计算方法对强侧风下不同挡风墙类型、不同路堤和挡风墙高度组合棚车的气动性能进行研究.研究结果表明:在防风效果上,土堤式挡风墙最差,加筋对拉式挡风墙相对最优;挡风墙类型为加筋对拉式,当路堤高度一定时,随着挡风墙高度的增加,棚车的倾覆方向由顺风倾覆向逆风倾覆转变...     

加强自轮运转设备安全管理的措施和建议

自轮运转特种设备运行安全是当前全局安全管理的一项重要内容,也是全局工务、供电系统安全管理的难点之一。通过对自轮运转特种安全管理现状和存在问题的分析,对加强自轮运转特种设备安全管理的建议措施进行探讨。