某高速铁路站车工频电场调查分析

为了解某高速铁路站车工作场所的工频电场状况,对相关参数进行了测定.监测结果显示,CRH380B动车组车厢内的工频电场强度为0.001～0.845 kV/m,站台无动车停靠时工频电场强度为0.947 ～3.861 kV/m,有动车停靠时站台中部工频电场强度为0.558 ～1.271 kV/m,站台两端工频电场强度为0.735 ～3.033 kV/m,均低于5 kV/m的国家标准限值.     

人体工频电场受特高压输电线的影响研究

在我国电力系统领域中,对特高压输电系统的研究越来越重视。输电线周围区域的工频电场强度受输送的电压幅值影响,当幅值较大时,其产生的强电场会对人体产生危害。文中使用三维仿真软件建立输电线和人体仿真模型,对人体周围区域的工频电场强度和电流密度分布进行模拟仿真,分析其受输电线的影响规律;并依据相关限值标准,结合仿真得到的输电线路电场分布云图,提出了输电线路下的安全区域。     

接触网腕臂绝缘子电场分布建模与仿真研究

为使接触网绝缘子电场分布的计算结果更接近真实情况,基于静电场有限元法,建立考虑接触网各组成部件的全尺寸三维模型,仿真分析接触网部件及线路环境对腕臂绝缘子电位和电场分布的影响。结果表明:与单绝缘子仿真模型相比,全尺寸模型绝缘子电场分布发生较大变化,且同型号不同安装位置的绝缘子电场分布不同,同一绝缘子不同圆周方向的电场分布亦有差别。接触网模型部件中,绝缘子连接金具、支柱材质因素对绝缘子电场分布影响较大,而绝缘子材质、导线因素影响相对较小。接触网线路建模环境中,供电方式、列车经过与隧道线路因素对绝缘子电场分布影响较大,而复线铁路因素影响相对较小。     

列车运行下综合交通枢纽站房结构振动分析

为研究综合交通枢纽在列车荷载下的振动响应规律,以重庆沙坪坝综合交通枢纽为工程背景,通过有限元建模,采用频域加载分析方法,计算得到综合交通枢纽站台和站房的振动响应规律,主要结论如下所述。(1)列车以不同速度通过站台4、站台5时,站台站房振动加速度响应规律基本一致,速度仅影响站房站台振动响应的大小。(2)站台振动优势频率范围为20~63 Hz,站房振动优势频率为10~60 Hz。列车同时通过轨道4和轨道5时,站台区域,站台3的振动响应最大;站房区域,一楼办公室振动响应最大。(3)站台与站房振动的峰值频率均集中在40 Hz左右,这与轮轨力的峰值频率一致,采用减振措施时应重点关注40 Hz左右的振动效果。     

长隧道电力牵引高压工频电磁场的卫生学评价

对我国长隧道的电力牵引27.5kV50Hz电磁场的分布状况及其规律进行了实测和论述,其均值电场强度为2.01±1.01kV/m,磁感应强度为0.21±0.23mT,人体感应电流为17.18±9.51μA,各项指标均以接触网下及复线钢轨间的强度高,两侧人行道低,且比隧道外明显降低,各点3项指标均值均在我国及国外规定或建议容许值之内,为全面制订长隧道运营维护方面的防护措施提供了依据。     

强风区挡风墙高度和位置对接触网区域风速的影响

强风区挡风墙的修建能有效保障列车的正常安全行驶。而挡风墙高度和位置的变化直接影响到接触网区域的风速,因此是修建挡风墙时必须考虑的重要因素。采用高雷诺数κ-ε紊流模型,建立了列车分别位于1线和2线时的计算模型,应用计算流体动力学软件STAR-CD对接触网区域在强风区挡风墙作用下的风速和仰角进行了数值模拟计算,得出不同条件下接触网区域风速的分布数据。研究结果表明,挡风墙高度为3 m以上和距线路中心5 m时,是比较适合列车行走的位置。     

典型地铁站台射频天线电磁暴露安全评估

为有效评估典型地铁站台射频天线对乘客电磁暴露的安全性,设计地铁站台无线通信系统吸顶天线和乘客人体模型,利用基于有限元的电磁仿真软件,构建吸顶天线辐射下的地铁站台乘客候车电磁环境模型,研究候车乘客的公众电磁暴露问题。结果表明:天线分别工作在900和2 440 MHz时,人体组织的平均比吸收率最大值分别为4.441×10-7和1.165×10^-6W·kg^-1,电场强度最大值分别为0.139和0.148V·m^-1,平均比吸收率在人体组织内的衰减均大于电场强度的衰减;2 440MHz时的射频电磁能量在颅内的穿透能力小于900MHz时;所有计算值均低于国际非电离辐射委员会制定的公众电磁暴露限值,说明地铁站台射频天线对乘客的电磁暴露不会构成健康威胁。     

非接触式牵引供电线路故障定位系统研究

传统的铁路牵引供电线路故障定位系统大多基于阻抗计算原理,受线路参数影响较大,采用行波测距原理可避免这一问题。因此,基于非接触式行波定位原理设计了一套牵引供电线路故障定位系统。该系统采用非接触式电场传感器,通过测量接触网下方的电场反推接触网故障电压,具有频带宽、非接触式测量和安装维护方便的优点;采用基于模极大值的小波方法对故障波形进行分析,实现牵引网的故障定位,此外还分析了小波函数和分解层数对故障定位精度的影响。以朔黄铁路朔西线供电线路短路试验为例,通过非接触式故障定位系统测量得到的试验波形,按牵引接触网的电气工况计算暂态行波波速,最终得到测量误差在500 m以内,验证了非接触式故障定位系统的有效性。     

列车高速通过站台时的流固耦合振动研究

采用计算流体动力学(CFD)和多体动力学相结合的方法研究列车高速通过站台时的风致振动及安全问题。应用有限体积法和滑移网格模拟计算方法,通过求解三维瞬态可压缩N—S方程获取列车通过站台的气动力。运用Simpack软件建立3辆编组的动车组动力学模型,轨道不平顺条件选用美国六级谱,并将用CFD得到的气动力作为激励输入动车组动力学模型,对列车高速通过站台时的气动行为进行仿真计算,得到列车高速通过站台时的振动时程曲线。计算结果表明,列车高速通过站台时,在气动力作用下3辆车均不同程度向站台靠近,且尾车的尾部向站台靠近的距离最大,达到19mm;头车向站台靠近主要是由车体的摇头运动所致,中间车向站台靠近是由车体的横向摆动所致,而尾车向站台靠拢则是由车体的横摆运动和摇头运动共同作用所致。     

杭州南站幕墙受过站列车风影响的数值模拟分析

分析高速列车过站时列车风对站台上方幕墙的影响,采用CFD数值模拟方法,结合"动网格"技术,对列车高速过站风环境进行数值模拟,给出高速列车开始驶入、完全驶入和驶离车站时,站台区域幕墙受列车风影响的变化情况。对列车风的影响进行定量评估,研究结果表明:过站列车通过产生的流场对站内风速影响较小,不会对乘客造成安全问题,但该流场对幕墙产生一定的力作用。结论为列车风侧向影响范围最大处出现在头部顶端;列车经行的最不利工况为单线同时对开。     

兰新铁路隧道与路堤相连处防风过渡段接触网风场特性研究

接触网处风场特性对于接触网结构安全及弓网受流具有重要影响,为研究防风设施对接触网处风场特性的影响,根据兰新铁路隧道与路堤相连防风过渡段的实际结构,采用模型实验与数值计算相结合的方法,对列车在隧道内运行、出隧道在无挡风墙及含双侧3m高通透型挡风墙路堤上运行时接触网处的流场特性进行研究,得到上述过渡段接触网不同位置的速度特性。结果表明:在隧道口与5m高路基双侧设3m高通透型挡风墙时,可改善过渡段接触网处风场特性,使接触网附近风速变化平缓;但由于受路堤护坡及挡风墙绕流作用,隧道口处垂直列车方向的速度峰值增大;列车从隧道驶出并进入防风段的整个过程中,接触网处风速变化剧烈,在实际运行中应予以重视。     

高速列车风对附近人体的气动作用影响

采用计算流体力学的数值方法和移动网格模拟计算方法,研究3种车头形状、从200 km.h-1到350 km.h-1的4种车速、从1.0 m到3.5 m的5种人车距离条件下列车风对人体气动作用力和人体附近列车风速度大小的影响,提出列车风对人体最大水平作用力计算关系式和人体附近最大列车风速计算关系式、以及高速列车附近人体安全距离的建议值。计算结果表明:列车风对附近人体产生的作用力因车头(尾)形状不同而差别很大,车头形状越钝,列车风对附近人体产生的作用力越大,完全钝型与充分流线型车头相比,在车速350km.h-1、人车距离1 m时列车风产生的作用力可相差7倍以上;不同车头形状产生的列车风对附近人体的作用力,其差别随人车距离的增大而减小,大致呈二次方函数规律变化;不同条件下车头(尾)通过时列车风对附近人体的水平作用力方向的变化趋势基本相同,作用力方向角变化约300°。     

轨道交通隧道内牵引网感应电压研究

中国部分城市轨道交通采用工频单相交流制式,以提升列车的运行速度和运输能力.牵引供电系统发生故障时,有可能采用单侧停电抢修方案,如果此时接触网的感应电压过高,将对检修人员造成安全威胁.依据广州地铁22号线设计资料,搭建地铁隧道的仿真模型,计算得到一侧线路停电检修,另一侧线路正常运行时接触网上的感应电压,获得牵引电流、隧道...     

机车车辆动力学研究及发展

机车车辆动力学在最近10年得到迅速发展,考虑车辆—轨道耦合作用的耦合模型得到广泛应用。随着大跨距跨江铁路桥的建设,车和桥的耦合振动会引起接触网的振动,进而影响弓网的耦合振动。因此十分有必要开展接触网—受电弓—机车车辆—线路—桥梁耦合大系统动力学的研究。进行机车车辆动力学性能优化,必须首先确定机车车辆动力学三要素的优先关系,即运行的稳定性—安全性—平稳性,建立以列车为研究对象的模型,同时在模型中考虑机车车辆结构弹性和频变特征悬挂参数以及气流扰动的影响,进而进行灵敏度分析和参数优化。给出考虑频变特性的钢弹簧等效计算方法以及基于循环变量的列车系统动力学建模和计算方法,并验证了计算方法的有效性。     

清河站建桥合一结构的车致振动舒适度研究

清河站站房结构采用建桥合一的结构体系,列车高速通过时产生车致振动的舒适度问题需要重点研究。通过车辆—轨道模型得到列车对轨道的振动激励,将激励时程输入轨道—结构—环境土体模型,计算结构动力响应的研究方法,进行车致振动的舒适度评价,对清河站的研究得到:高铁列车在到发线进出站时,清河站候车层楼板最大预测Z振级满足规范要求;在正线高速通过时,候车层楼板最大预测Z振级超过规范限值,不满足要求,通过采取结构措施可达到舒适度要求。同时得出建桥合一结构体系在高铁列车通过时,正线位置的振动响应大于到发线,行车位置的响应大于其他位置,站台层的振动响应大于高架候车层和夹层的结论。     

动车组弓网离线电磁干扰研究

随着动车组列车运行速度的提升,弓网耦合振动加剧,弓网离线产生的电磁辐射更加剧烈,可能会对车载通信信号造成干扰,严重时可能造成通信中断,威胁列车运行安全。因此,有必要对弓网离线电磁干扰进行研究。建立接触网-受电弓-车厢有限元分析模型,研究离线电弧产生的电磁波在车体各部位的分布规律。结果表明:弓网离线电弧电磁波沿列车行驶方向衰减迅速,在受电弓所在车厢正下方电场强度最大,车厢内最大电场强度为11.1 V/m。该结论可为抑制弓网离线电磁干扰提供一定的理论基础。     

地铁司机室射频电磁环境的测量与模拟对比

运用频谱分析仪和高频电磁场强度频率分析仪对运行中的地铁司机室射频电磁环境进行实测,并采用基于有限元法的高频结构仿真软件对2大系统天线和司机室进行建模仿真。对比分析测量数据与仿真结果,并与国际标准中电场强度的职业暴露限值进行对比,评估地铁司机室射频电磁环境的安全性。结果表明:实测得到专用无线通信系统天线和列车自动控制系统天线各自单独辐射作用下,司机室射频电磁环境中的电场强度分布区间分别为0.006~0.109和0.016~0.127V·m-1,对应的仿真结果分别为0.005~0.12和0.015~0.13V·m-1,验证了HFSS软件评估射频电磁环境电磁暴露安全的可靠性;2大系统天线共同辐射作用下司机室内电场强度分布区间为0.01~0.19V·m-1,说明不同系统天线共同辐射作用形成的射频电磁波并不会使司机室内的电场强度发生较大的变化;与国际标准中电场强度的职业暴露限值对比,表明2种辐射源无论是在单独作用下还是在共同作用下,地铁司机室的射频电磁环境都是安全的。     

列车空气动力性能与流线型头部外形

采用数值计算、动模型试验、风洞试验、实车试验和理论分析等方法,研究列车流线型头部长度、宽度、高度及耦合外形对列车交会压力波、空气阻力和升力的影响,得到一系列理论关系式。研究结果表明:①增加列车流线型头部长度,可以有效地改善列车空气动力性能,列车交会压力波随流线型头部长度增加而呈对数减小,头车阻力、升力绝对值均随流线型头部长度的增加呈线性减小,尾车阻力与流线型头部长度呈二次幂减小;②流线型头部纵向对称面最大控制型线从外凸到内凹,列车空气阻力、空气升力和交会压力波基本不变,减小鼻尖部位过渡曲线的曲率半径可以有效降低列车交会压力波;③流线型头部俯视最大控制型线为方形时产生的交会压力波最小,尖梭形的头车空气阻力和升力绝对值较小;④减小列车空气阻力和降低列车交会压力波,既矛盾又统一,列车气动头部外形设计需要综合考虑各种因素。     

高速铁路接触网风致振动与风偏的动态计算方法

利用ANSYS软件建立接触网弹链、简链风致响应有限元模型,从导线弛度、张力及弹性角度,验证有限元模型的准确性;采用谐波合成法(WAWS)模拟针对接触网结构特点的脉动风场;计算系统在风荷载作用下的动态响应,利用空气动力学理论计算接触网平均位移,采用时程分析方法计算接触网动态位移,并将二者叠加得到接触网风致响应总位移。通过开展接触网气动弹性风洞试验,结果表明:提出的基于有限元的风致振动与风偏的动态计算方法与风洞试验结果基本吻合;该方法计算结果准确,具有较好的工程应用价值。     

时速250公里以下客运专线(城际铁路)建筑限界研究

根据城际铁路及其列车的实际情况,以CRH系列动车组为主要计算车辆,应用ADAMS/Rail软件建立车辆动力学仿真模型,仿真计算CRH系列动车组的车体横向动态偏移量,并结合横向静态偏移量和车体制造公差确定车体动态包络线.与客运专线联调联试和综合试验测得的站台高度位置处车体最大横向偏移量对比,验证了仿真结果的可靠性.借鉴地铁限界的设置原则,根据仿真计算结果,考虑适当的安全间隙及其他限制因素,确定城际铁路建筑限界轮廓的基本尺寸.其中,最大半宽为2 200 mm,最大高度为7 250 mm;地面侧线站台限界宽度宜维持1 750 mm,地面正线站台限界宽度为1 800 mm,地下站台限界宽度取1 750 mm.该建筑限界轮廓能够适应现行桥梁和隧道设计要求.