不同外形列车过隧道实车试验的比较分析

随着列车运行速度的提高，隧道空气动力学问题越来越突出。2005年5月在遂渝线进行了高速列车过隧道试验，对列车和隧道内空气压力变化、隧道内列车风和隧道口微气压波等参数进行了测试。结果表明：隧道内列车风风速与列车运行速度成线性关系，并且与车头和车尾的外形、列车长度、隧道截面面积及其长度等因素有很大关系；隧道壁面压力近似与列车运行速度的平方成正比；同等速度条件下，钝头型的25T提速客车引起的隧道壁面压力变化幅值比流线型动车组的大38．6％；由于双层集装箱列车较高且集装箱间的间距较大，致使同等速度下引起的隧道壁面压力变化最大；隧道入口的压力变化明显大于隧道出口的压力变化，在隧道口附近，三维效应非常明显，且每种车型均不同。因此，将列车和隧道耦合起来设计出合理的隧道和列车截面形状，是减小隧道空气动力学效应的有效途径。     

国外资讯

正世界最长铁路隧道——瑞士哥特哈特隧道轨道防振材料2016年6月完工的连接瑞士Erstfeld和Bodio的哥特哈特铁路隧道,为57 km长的双孔隧道,列车最高速度达250 km/h,是欧洲道路运输向铁路运输转移的一个重要节点。为此,Getzner公司研发了旨在使轨道结构在高负荷作用下具有更高耐久性的防振材料。针对隧道最高40℃温度、最大70%湿度的恶劣环境和每日数百趟高速列车通过的     

高速列车进入隧道时活塞风和阻力的理论分析计算

1概述当高速列车正在驶入或驶出隧道时,列车车身在隧道内的长度是个变量,活塞风和空气阻力的计算方法与全部列车在隧道内行驶时是不同的。因此,活塞风和空气阻力应按非恒定流分三种情形进行计算:1.部分列车进隧道,即列车在驶入隧道的过程中列车前段已进隧道而列车后段在隧道外;     

高速列车通过长隧道引起的热、力效应研究

研究目的:针对列车横截面积与隧道横截面积比值阻塞比的不同,分析计算长隧道内运行的高速列车在不同速度下,由于空气动力学效应引起的列车阻力及热量增加,综合考虑辅助设备发热及隧道壁面热传导导致的能量损失,合理预测不同阻塞比下高速列车运行引起的隧道内温度升高及隧道内温度随时间的变化,得出长隧道内由于高速列车运行引起的热、力效应.研究结论:通过计算与分析表明,列车高速运行导致隧道内阻力变化及热效应的大小,受到列车隧道系统阻塞比的影响比车速的影响更大,列车空调放热是隧道内温度升高的主要因素,壁面摩擦等因素也会导致隧道内热量的进一步增加,行车密度对温度的影响将是非常关键的.对于高阻塞比的列车隧道系统,隧道中部残留的热量还较多,热量积聚效应不容忽视.     

基于乘客舒适性的快速地铁隧道压力波分析

针对地铁列车在隧道内的运行特点,采用FLUENT(6.3.26)三维模拟软件,在列车最高运行速度120 km/h的条件下,对列车进出隧道洞口、在隧道内匀速运行、进出站及加减速运行、经过中间风井等多个运行场景的压力波及压力变化率进行模拟分析,提出地铁列车在隧道内运行压力波和压力变化率规律,以及在给定压力舒适度标准下的最大隧道阻塞比。     

高速列车通过隧道时产生的列车风研究

采用数值计算方法,对不同编组长度高速列车以不同速度(200,250,300和350 km/h)通过隧道和于隧道中心交会进行模拟,并对产生的列车风进行分析研究。其中,数值计算方法进过实车试验数据验证,波形吻合度较好。研究发现,列车尾流引起的列车风最大,这一现象在靠近列车一侧区域尤为明显。编组长度对隧道内列车风影响显著,长编组引起的列车风明显大于短编组,增幅可达70.49%。单列车通过隧道时产生的列车风与车速近似呈线性关系,而列车于隧道内交会产生的列车风风速与车速关系已不再是线性;且相对单车工况,交会工况列车风增幅可达1.6倍。隧道内列车风峰值在空间分布存在显著差异。     

列车通过隧道时流场的二维数值模拟分析

利用计算流体动力学软件 Star-CD,建立了列车通过隧道时的二维动网格模型,模拟在不同车速下,隧道内活塞风和压力场的动态变化规律,并比较不同外形和运行速度时列车所受到的空气阻力.模拟结果表明:列车通过隧道时的运行速度越大,产生的活塞风风速越大,相对压力越大,列车所受的空气阻力越大;列车通过隧道内某一测量点时,活塞风风速会发生突降,活塞风最大风速在列车尾流中形成;车头到达隧道入口时,最大压力突增,并很快达到最大值,随后逐渐减小;车尾到达隧道入口时,车尾最小压力突降;车身在隧道内时,车尾的最小压力波动较小;流线形列车所受的空气阻力约为钝形列车的0.5~0.7倍.     

庞巴迪公司为英国铁路生产的内燃动车组

庞巴迪公司在比利时的布鲁日工厂，主要是为比利时国营铁路公司等制造传统机车车辆产品。为了进一步开拓市场，庞巴迪公司布鲁日工厂扩大生产规模，承接了欧洲北海地区其他国家铁路订货，包括为英国生产在伦敦Docklands轻轨运输自动化线上运营的列车、Virgin运输公司在通过英吉利海峡隧道连接英国与欧洲大陆运营线路上使用的Voyager系列电传动内燃动车组、     

无竖井单线隧道活塞风影响因素分析

采用非恒定流活塞风计算理论,按列车行驶在单线无竖井隧道中的不同位置,分四种情况(列车部分进入隧道,列车全部进入隧道,列车部分驶出隧道,列车全部驶出隧道后活塞风的衰减过程)建立了简化的活塞风分析数学模型.在此基础上,通过MATLAB软件进行数值求解,得到列车经过某区间隧道时的活塞风速度变化情况.分析了列车运行速度、列车长度、列车对隧道的阻塞比以及区间隧道长度对活塞风的影响.本方法可以作为列车以不同速度行驶在各种单线、无竖井隧道内活塞风速度的试用计算工具.     

高速铁路隧道内噪声对乘车舒适性影响研究

研究目的:高速铁路列车进入隧道时,隧道及列车内会增加混响声,影响乘车舒适度。目前,隧道内混响声大小及其对乘车舒适度影响程度、降噪措施及其效果还缺乏实测及深入理论研究。基于此,本文通过对隧道内外、列车内外噪声实测,对比分析隧道内混响声对乘车舒适性的影响;通过COMSOL软件仿真模拟隧道内敷设吸声材料的降噪效果及其对乘车舒适度的影响。研究结论:(1)高速列车以180～300 km/h速度通过隧道区段时,列车内噪声为63～70. 1 d B(A),较非隧道区段增加约4. 6～6. 7 d B(A);列车内噪声中低频显著,无明显峰值;(2)因隧道内混响声影响,隧道区段列车内正常交谈的距离为0. 3～0. 4 m,较非隧道区段缩短了0. 3～1. 0 m;(3)隧道内敷设吸声材料能有效降低噪声,其中隧道内满铺吸声材料隧道内噪声降低约18. 1 d B(A),列车内噪声降低约6. 3 d B(A),正常交谈的距离增加了约0. 7 m,提高了乘车舒适性;(4)本研究成果可用于提高高速铁路隧道内旅客乘车舒适度。     

高速铁路隧道压力波动主要影响参数研究

利用所研制的预测列车进入隧道时引起的列车和隧道环状空间的压力波动软件,计算了流线型列车及隧道主要参数对环状空间3s内最大压力变化的影响。结果显示所有影响因素中,速度和阻塞比对压力变化的影响最大。得出单线隧道单列列车通过时,在速度不大于250km·h-1,3s内最大压力变化与列车速度的平方成正比,但速度超过250km·h-1时,压力对速度的依赖关系有所缓和。分析认为在3s内最大压力变化随阻塞比非线性地变化。研究表明列车长度对头部压力变化的影响较小,但对尾部压力变化有明显影响;隧道内会车压力波在3s内变化量随会车位置不同有明显区别,两列车在隧道长三分之一处交会最为不利。     

400 km/h动车组车体压力载荷列车参数影响特征研究

由于空气可压缩性和隧道壁面的限制,列车高速驶入隧道产生的压力波动以近似当地声速的速度在隧道内传播并发生反射,形成了隧道内复杂的压力环境,给列车带来如气动阻力增大、车内人员的耳感不适性等不利影响,甚至会造成侧窗玻璃破裂,车体结构疲劳破坏等.随着列车速度的不断提高,列车能耗、人员舒适性等问题要求的提高,高速列车进入隧道的空...     

地铁隧道火灾疏散救援问题的研究

根据地铁隧道内列车火灾的特点,在分析隧道火灾原因、烟气扩散影响和人员疏散时间等基础上,提出隧道火灾排烟模式原则,以及在隧道内采用侧向疏散平台加联络通道、在列车上应用细水雾消防技术等建议.     

冬季地铁隧道空气中颗粒物体积质量分布及相关性分析

列车在地下运行时,新风从隧道内引入,因而隧道内空气颗粒物的体积质量会严重影响列车车厢内空气的质量,而目前国内外对地铁隧道内空气中颗粒物的研究非常少。采用实地测试的方法,获取了地铁隧道内空气中各粒径颗粒物的体积质量数据,并分析了各粒径颗粒物体积质量的相关性,相关程度高则说明来自同一个来源。结果表明,地铁隧道内空气中颗粒物的粒径分布中,细小颗粒占了主要成分;不同粒径颗粒物体积质量之间高度相关,列车车厢内空气中不同粒径颗粒物体积质量之间高度相关,车站站外空气中不同粒径颗粒物体积质量之间中度相关;隧道内、列车车厢内、车站站外空气中的同种粒径颗粒物体积质量之间也高度相关。     

高速列车通过隧道压力波特性试验研究

近年来,在多条高速线路上对各型高速列车进行了一系列隧道通过和隧道交会试验。现通过对这些空气动力学实车试验数据进行详细分析,获得了高速列车通过隧道和在隧道内交会过程中的压力波特性,以及压力波随列车长度、运行速度和隧道长度等影响因素变化的规律。     

铁路市场

欧洲首列生物柴油混合燃料列车在英国投入运营欧洲首列生物柴油混合燃料列车最近在英国开始载客运营,有关部门对高速列车使用的燃油进行评估。根据英国Virgin公司的数据,生物柴油动力列车的CO_2排放量明显减少。Virgin列车试验是英国全国生物柴油推广计     

石太铁路客运专线太行山、南梁长大隧道防灾救援设计研究

通过对石太铁路客运专线太行山、南梁长大隧道防灾救援的设计进行研究,探讨解决长大隧道防灾救援设计的关键技术问题。隧道防灾救援应贯彻"以防为主,防消结合,方便自救,安全疏散"的原则;阻止发生火灾事故的列车进入隧道,旅客列车发生火灾后,不得在隧道内停车,确有必要,在隧道内设置"紧急救援站"进行停车疏散;当列车在隧道内发生火灾事故,凡能继续运行时,均应遵循"先将列车拉出洞外,再进行列车解体及火灾事故处理"的基本原则;在设置运营通风时,应充分考虑到火灾时防、排烟要求,尽可能将隧道的防灾通风和运营通风结合起来;本着"简单、可靠、经济"的原则,隧道内设置必要的防灾救援系统设备。     

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.     

石太客运专线长大隧道防灾救援设计研究

研究目的:通过对石太铁路客运专线太行山、南梁长大隧道防灾救援的设计进行研究,探讨解决长大隧道防灾救援设计的关键技术问题.研究结论:隧道防灾救援应贯彻"以防为主,防消结合,方便自救,安全疏散"的原则;阻止发生火灾事故的列车进入隧道,旅客列车发生火灾后,不得在隧道内停车,确有必要,在隧道内设置"紧急救援站"进行停车疏散;当列车在隧道内发生火灾事故,凡能继续运行时,均应遵循"先将列车拉出洞外再进行列车解体及火灾事故处理"的基本原则;在设置运营通风时,应充分考虑到火灾时防、排烟要求,尽可能将隧道的防灾通风和运营通风结合起来;本着"简单、可靠、经济"的原则,隧道内设置必要的防灾救援系统设备.     

高速列车过隧道时对接触网安全性的影响分析

为研究高速列车过隧道时对接触网系统安全性的影响,采用数值模拟的方法,利用滑移网格技术,对不同编组的高速列车以350 km/h的速度分别通过单线隧道和双线隧道的过程进行仿真,通过监测吊柱位置处的气流速度和气体压力,得到隧道内活塞风特性;基于气动特性仿真结果,对接触线风振响应进行模拟仿真,得到隧道内接触线位移偏量范围。结果表明,列车编组越多,隧道断面越小,列车车速越大,形成的列车风速度越大,气动特性越显著;列车进入隧道入口瞬间,接触线有最大正向位移偏量为2.92 mm。