基于大涡模拟的高速列车横风运行安全性研究

结合高速列车空气动力学和多体系统动力学,研究横风对高速列车运行安全性的影响.首先采用大涡模拟计算方法,研究了不同横风风速下高速列车非定常气动载荷的时域及频域特性,列车周围流场结构及相应的非定常流场特性.然后建立高速列车多体系统动力学模型,将得到的气动力作为外加载荷作用于列车上,研究了不同横风风速下定常气动力和非定常气动力对直线上高速列车运行安全性的影响特性,计算结果表明,与定常气动力相比,作用于车身上的非定常气动力使列车的振动加剧.最后参照高速列车的安全运行标准,对高速列车的安全运行进行分析,为横风下高速列车的安全运行提供参考.     

横风对液力传动动车直线运行性能的影响

根据电动车组气动特性的试验研究结果，导出了液力传动动车组中动车受横风作用时所受到的气动升力、侧力和侧翻力矩，并对动车受横风作用时的直线运行性能进行了动力学分析。分析结果表明，迎风侧车轮减载是影响动车安全运行的重要因素，动车在常值侧风工况下运行速度不应超过140km／h，在阵风工况则应低速运行。     

横风下高速列车非定常空气动力特性研究

通过大涡模拟(LES)数值计算方法,对均匀定常横风下高速列车的非定常空气动力特性进行了研究。计算得到横风下列车车体所受空气动力的时域及频域特性、列车周围非定常流动结构及相应非定常流场特性。对计算结果分析表明,即使在均匀定常横风下,列车所受空气动力也存在明显的非定常性。对于所研究车型,这种非定常空气动力的特征频率出现在11 Hz以下,并且主要峰值集中在0~3 Hz区间,这与列车系统本身的固有振动模态频率接近,存在横风引起列车系统共振,进而发生列车倾覆的可能;同时研究表明,横风下列车周围流场非定常特性与列车所受非定常空气动力特性在频域中存在对应关系,可以通过测量非定常流场确定列车非定常空气动力特性。     

横风中不同行驶工况下高速列车非定常空气动力特性

通过三维大涡模拟(LES)数值计算方法,对横风中不同行使工况下高速列车的非定常空气动力特性进行研究。计算得到各工况下高速列车车体所受非定常空气动力的时域特性、频域特性、脉动特性,以及列车周围非定常流动结构。分析结果表明,横风中高速列车所受空气动力存在明显的非定常性。从各工况高速列车所受空气动力脉动的均方根值来看,各节车的非定常现象基本随着合成风向角的增加而增大。在高速列车所受非定常空气动力的频域特性方面,其峰值频率集中在斯托劳哈尔数0.05~0.2范围内,这一范围对应实车情况的频率为0.5 Hz~2 Hz,这与高速列车系统本身存在的一些固有振动频率接近,存在由横风引起高速列车系统共振、降低高速列车行驶安全性乃至引发高速列车脱轨倾覆的可能性。     

横风定常空气动力作用下的铁道列车曲线行驶安全性分析

应用计算流体动力学仿真获得了高速列车在3种典型横风环境下车体所受定常气动力,然后运用车辆多体动力学分析软件,对高速列车在通过曲线过程中所受横风下具有定常特性的气动力作用对其行驶安全性的影响进行了研究,确定了典型大风环境下处于危险状态的车轮,并通过试验设计方法,得出气动力6分力中气动升力和侧滚力矩对高速列车行驶安全性的影响最大.     

CRH3G动车组横风运行安全性分析

良好的横风运行安全性是实现高速动车组速度能力提升的有效手段.现搭建了基于空气动力学和车辆系统动力学的高速列车车辆横风运行安全性耦合计算模型,根据动车组在不同车速(150～300 km/h)和风速(10～35 m/s)下的气动力和气动力矩计算结果,分析了不同气动载荷对动车组动力学性能的影响.在此基础上,提出了CRH3G动车组的横风运行安全速度域.     

横风作用下地铁车辆运行平稳性及安全性分析

[目的]城市轨道交通列车在高架线路上运行时,横风对车辆运行的平稳性和安全性有较大影响,需要对横风作用下地铁车辆的动力学性能进行更为深入的研究。[方法]在MATLAB软件中分别采用3种经典的横风风载模型(定常稳态风载模型、瞬态中国帽风载模型及非定常随机风载模型)模拟动态风场,在SIMPACK软件中建立单节编组车辆的精细化刚体动力学模型,将3种风载模型作为外部激励分别施加到车辆上;对比分析了车辆在直线上运行时不同风载模型、不同风速、不同车速对地铁车辆运行平稳性的影响;从安全设计角度出发,选取非定常随机风载模型,对车辆在曲线上运行时的平稳性及安全性进行分析,探究了不同风速下车辆运行速度的安全域。[结果及结论]在横风作用下,地铁车辆车速、风速均对车辆的运行平稳性及安全性有显著影响。车辆高速运行时,风速对车辆的横向振动影响更为突出。3种横风风载模型中,非定常随机风载模型对车辆的平稳性影响最明显;基于对车辆平稳性及安全性的分析,给出了不同线路形态(直线或曲线)、不同风速下的车辆限速值。     

双层高速动车组横风倾覆稳定性研究

双层高速动车组因其重心高、迎风面积大等特点,运行安全受横风影响更为显著。以我国某双层高速动车组作为研究对象,建立横风条件下3节车辆编组的气动仿真分析模型,通过与风洞试验数据比较,验证模型有效性,仿真得到了在不同横风条件下各车辆所受到的气动载荷,基于EN14067标准中的五质量模型方法,分析了横风条件下双层高速动车组倾覆安全性,得到了列车临界倾覆风速曲线。研究结果表明：横风条件下头车气动载荷最大,且在60°左右的侧滑角时达到最大;当横风垂直于列车行进方向时,临界倾覆风速随车速增加而下降,在车速为80 km/h左右,其下降趋势出现明显的变化,动车组以200 km/h速度运行在平地时,头车临界倾覆风速为22.5 m/s。在同等车速条件下,头车临界倾覆风速随风向角的增加迅速下降,平地路况在风向角为90°时取得最小值,路堤和桥梁路况在风向角为80°时取得最小值。在平地、10 m高度路堤和桥梁3种路况条件下,路堤情况的倾覆风速最小。横向未平衡加速度、空重车状态对列车横风安全性也有显著影响,当加速度与横风风速同向时,其头车临界倾覆风速值随横向未平衡加速度的增加而下降,而重车状态下的临界倾覆风速高于同...     

横风作用下高速列车安全运行速度限值的研究

横风作用下的列车安全运行速度限值应通过列车气动特性和车辆轨道动力学特性的分析得到。以我国CRH3型高速列车实车为原型,考虑真实受电弓、转向架等列车的细部特征,假定列车在平地上行驶,对列车速度分别为200、250、300、350和380km/h,横风速度分别为10、15、20、25和30m/s,风向角为90°的25个工况进行气动特性的数值模拟,并采用国内实测轨道谱和德国轨道谱分别对这25个工况的车辆轨道动力学性能进行仿真计算和对比分析。结合国家标准和技术规范,给出CRH3型列车在平地上运行时,横风风速与列车最大安全运行速度之间的对应关系,为横风作用下的列车运行安全控制提供参考。     

横风下车体运动对高速列车气动性能的影响

为揭示横风下车体运动对高速列车气动性能的影响规律,通过数值模拟对典型车体运动形态下的横风气动性能开展研究。首先基于实车试验确定了横风下的车体典型运动形态并定义研究工况,然后通过改进的延迟分离涡模拟(IDDES)方法详细分析不同工况下的车体与转向架的气动载荷,以及列车周围的流场结构与表面压力变化情况。研究结果表明：横风下高速列车车体运动主要表现为侧滚与横移,车体的侧滚运动对列车升力的影响最明显,头、中、尾车升力均随着车体从迎风侧向背风侧运动而增大,并且车体向背风侧运动时,头车升力增大的幅度大于车体向迎风侧运动相同角度时减小的幅度;当车体运动时,第1转向架横向力、升力与倾覆力矩均增大;车体运动对列车头部、背风侧以及尾部的流动均有较明显的影响,车体向背风侧运动时,头车鼻尖区域流速降低,尾车鼻尖位置的高速流区扩大,并且由头部位置分离在背风侧形成的旋涡结构与车体的夹角呈增大趋势,旋涡流速减小;车体向迎风侧运动时,头车鼻尖区域流速增大,尾车鼻尖位置的高速流区缩小,并且从头部位置分离在背风侧形成的旋涡结构与车体的夹角呈减小趋势,而旋涡流速增大。     

铁路客车高速化对其空调系统的发展要求探讨

分析了国外典型高速客车空气调节系统的特点,并结合客车高速化对其空调系统的影响,指出了我国高速客车空调系统的发展要求及思路。     

高速客运专线牵引变压器阻抗电压的选择

从变压器的产品标准、阻抗电压与成本的关系、阻抗电压与电压损失的关系、不同阻抗时变压器电压损失、不同阻抗时的短路电流及其引起的钢轨电位等多个方面论述了高速客运专线牵引变压器阻抗电压的参数选择问题,指出高速客运专线的牵引变压器接线采用单相变压器接线型式宜选为12.5%以上;若非单相变压器接线型式,可取选为12.5%以下.     

兰新线强横风对车辆倾覆稳定性的影响

兰新线百里风区内经常发生车辆脱轨、倾覆等事故,本文根据动力学力矩平衡原理研究了列车最高安全运行速度与环境风风速之间的关系,并分析了各种因素对车辆运行稳定性的影响,对于预防事故,确保季风区行车安全具有重要的意义。计算结果表明:空车比重车的临界倾覆风速低,货车的临界倾覆风速比客车低,空棚车的临界倾覆风速最低。     

阻尼材料在铁路客车噪声控制中的试验研究

简单介绍了铁路客车内部噪声的实测情况。分析了铁路客车噪声控制中阻尼材料的选择原则和选用阻尼材料的特点，阐述了车体阻尼处理结构的方案设计，并进行了现车试验及其结果分析。     

DC600V客车供电教学培训系统

"DC 600V客车供电教学培训系统"是针对DC 600V客车供电系统的检修及运用开发的一套业务培训系统。系统基于B/S结构设计,设计中采用了面向对象、故障树模型建模、随机算法自动组成试卷等技术。对系统的设计思路、功能以及主要模块的设计原理等内容进行了论述。     

客运专线箱梁架设安全管理探讨

介绍了箱梁架设施工主要工序流程.以JQ900B型架桥机在客运专线箱梁架设施工中的提梁、运梁、架梁三大工序为例,对箱梁架设过程进行危险源分析并提出应对措施,为同类施工的安全管理提供参考和借鉴.     

青藏铁路客车沿程需氧量仿真研究

为研究和改进青藏铁路旅客列车供氧系统,以格尔木一拉萨段青藏铁路旅客列车为例,采用集总参数法建立列车内部含氧量变化的动态数学模型,运用MATLAB软件的SimuLink工具对车内含氧量进行仿真,分别得到不供氧和以13.7 kPa氧分压持续供氧情况下的列车内外氧含量变化曲线,以及沿程最低需氧量和累计的最低需氧量总和.将这些结果与基于稳态的供氧量工程实用表达式的计算结果进行比较,经分析得知,只需将工程实用式稍加修正,两者结果就会非常吻合.这说明用修正后的工程实用式代替动态法计算客车需氧量简便可行.     

高速铁路客运服务质量、旅客满意度与忠诚度分析

中国是目前世界上高速铁路里程最长的国家,高速铁路已经成为国民出行的重要选择.以结构方程模型(SEM)为分析方法,以沪宁城际高铁为例,分析高速铁路客运服务质量、旅客满意度和忠诚度之间的关系.建立高速铁路旅客满意度模型,开发旅客满意度测量表.研究表明,高速铁路旅客满意度模型调查数据的信度和效度得到验证,假设验证中除“旅客满意度到旅客忠诚度”和“旅客抱怨到旅客忠诚度”未得到验证外,其他假设都得到很好验证,结论显示:高速铁路客运服务质量对公司形象影响最大,同时对旅客满意度有直接影响;高速铁路公司形象对旅客满意度有着直接影响,对旅客抱怨和旅客忠诚有间接影响;高速铁路旅客满意度对旅客忠诚度有着间接影响,与旅客抱怨有直接影响;高速铁路旅客抱怨对旅客忠诚度影响不大.     

基于航空客流腹地的杭州萧山机场高铁站客流分析

高铁线路引入航空枢纽已经成为新的发展趋势,国家发改委关于打造现代综合客运枢纽提高旅客出行质量效率的实施意见发布以来,多地开展了机场综合交通枢纽规划研究。分析明确杭州萧山机场的发展定位,预测未来萧山机场旅客吞吐量;基于萧山机场航空客流腹地,研究确定萧山机场高铁站合理吸引范围和旅客高铁与航空客流换乘比例,预测机场陆侧客流各集散方式客运量,分析杭州萧山机场高铁站客流。可为区域内类似机场高铁站客流分析研究提供一定的参考和借鉴。     

高速列车运行安全性与桥梁防撞墙受力分析

根据列车脱轨能量随机分析理论,实现高速铁路无砟轨道桥梁上的高速列车脱轨全过程分析,计算高速列车抗脱轨安全系数。在不考虑列车纵向冲击,仅考虑列车脱轨摇摆力作用下,推导出高速铁路桥梁防撞墙受力计算公式。结果表明:高速列车在设计车速下的抗脱轨安全系数为2.0以上,脱轨摇摆力为630kN,防撞墙所受到的撞击力为33 002.4kN。鉴于高速铁路无砟轨道桥梁上的高速列车运行安全性完全有保障,且即使有意外情况发生,防撞墙亦无法防止列车脱轨后冲出桥面,因此,建议取消防撞墙。