地铁列车客室乘员咳嗽飞沫传播规律研究

呼吸道传染性疾病的频发引起了公众对公共交通工具内部环境卫生安全的极大关注。地铁客室由于密闭性较高且乘员密度较大,携带病原体的飞沫在客室内气流的作用下可能迅速扩散与传播,因而客室乘员存在感染的风险。合理设计客室内气流组织,降低呼吸道传染疾病交叉感染风险是亟待解决的关键问题。基于欧拉-拉格朗日方法,使用具有完整风道和高度还原的地铁客室模型,构建通过试验验证的地铁客室内飞沫传播仿真方法。探索典型地铁列车客室复杂流场中呼吸道飞沫的传播规律,研究了在不同位置乘客咳嗽释放的飞沫扩散规律与时空分布特性。研究结果表明,列车客室气流组织对小粒径飞沫的运动起主导作用,不同位置释放的飞沫在传播范围与扩散速度方面呈现较大差异。在客室端部释放的飞沫,主要在释放源附近循环运动,88.56%的飞沫长时间悬浮和循环,使该区域乘客有较长的暴露时间和较大的感染风险;客室中部释放的飞沫扩散范围较广,16 s纵向输运距离可达7 m;客室顶部空调机组集中回风口附近形成较强的向上气流,使该区域94.1%的咳嗽飞沫在4.5 s被吸入回风口,有通过空调机组混合腔弥散至客室的可能。本研究结果为优化地铁列车送风系统结构、设计客室气流组织...     

CFD数值仿真在高速列车设计中的应用

高速列车的空气动力特性不仅关系到列车牵引效率,而且还影响旅客乘坐舒适性和列车运行安全性。本文介绍CFD数值仿真在高速列车设计中的应用:采用Airpak软件对列车空调通风系统进行数值仿真,采用Fluent软件对列车水箱中水的晃动问题、列车外流场以及二维流线型列车模型的远场气动噪声进行数值仿真。对空调通风系统的仿真结果与实验研究进行对比,计算与试验的良好一致性说明采用的CFD模型是可靠的;水箱晃动计算的压力波提供的水箱壁屈曲分析与实际情况基本吻合。     

满载情况下地铁车厢乘客热舒适性评价

通过有无加载幅流风机和调整空调出风温度,设计了三种不同工况,建立了1∶1的实车模型和人体模型,借助计算流体动力学(CFD)数值模拟方法,研究了满载情况下地铁车厢乘客的热舒适性。研究发现,幅流风机对满载地铁车厢的舒适性具有一定的改善作用,同时亦需综合考虑送风温度等多种因素使乘客舒适度达到最优。     

卧车包厢内流场CFD数值模拟及舒适度评价

采用CFD数值仿真技术分析某高速卧车包厢空调通风系统,选取卧车模型最有代表性的第1个包厢,模拟包厢内部的温度场和速度流场,选取包厢中部点、乘客头部、肩部、膝部和脚部点作为标准测点,分析其温度值和风速值。发现均符合标准规定,说明该车空调通风系统设计合理,满足人体舒适性要求。     

城市轨道交通超大客流网络拥挤传播研究

为研究城市轨道交通超大客流传播的时间规律以及不同数量拥堵站点对整体轨道交通网络的影响,通过定义超大客流,引用疾病传播理论,建立了基于网络拥挤模型的超大客流拥堵网络疾病传播模型,并运用Adams微分方程数值进行模型求解。对反演参数得到的SIR传染病模型的传播特性拟合运用于轨道交通网络,并通过不同的初始拥堵站点数量进行仿真。研究表明:轨道交通超大客流的病态传播受传染概率、恢复概率、初始拥堵站点数影响,该联系为超大客流网络拥挤传播提供一种新的研究思路。     

东北地区地铁车站通风空调方案对比分析

地铁环控通风系统的任务是在正常运行期间为地铁乘客提供舒适环境，并能在紧急情况下迅速疏散乘客，尽可能减少损失。不同城市的气候条件、室外温湿度差异很大，因此选用何种环控方案。应根据客观条件、工程造价、运行效果等方面进行综合分析。此文以沈阳地铁车站为例，对通风方案和空调方案进行了CFD仿真模拟和对比分析，探讨了东北城市地铁车站采用通风方案的可行性。     

武汉地铁3号线列车车厢内环境实测调查及热舒适性分析

武汉地铁3号线列车空调系统采用中顶孔板与侧送风口相结合的送风方式,通过实车测试分析和数值模拟仿真分析的方式,分析了这种新型送风方式下车厢内的热舒适环境。测试结果表明:在距车厢地板高度0.5 m、1.2 m、1.7 m截面处的风速在0.35 m/s左右,车厢内任意两点处的温差小于3℃,车厢内环境满足列车空调系统设计规范。数值模拟仿真结果表明:列车空调系统采用中顶孔板与侧送风口相结合的送风方式,乘客的热舒适性较好,能够有效解决格栅送风方式中乘客吹风感的问题,提高了乘客乘坐的舒适性。     

地铁车厢内回风方式数值仿真分析

不同的空调回风方式对地铁车厢内的空调效果有一定的影响。文章采用数值方法对车厢内流场进行仿真,分析了两种常见的地铁车厢内回风方式的温度场和流场。结果表明,采用两种回风方式,均能满足乘客舒适性要求。     

地铁车辆风道系统CFD数值模拟优化与试验验证

文章以某地铁车辆风道系统为研究对象,利用数值计算的方法,使用CFD(计算流体动力学)专业软件Fluent Airpak 3.0,对风道建模研究、内部空气流动特性、均匀性设计和结构优化进行仿真分析,再采用空调机组与风道系统匹配试验验证的方式确认分析的准确性。研究表明,使用CFD数值模拟的方法分析地铁车辆风道系统,优化其风道气流组织形式是切实可行的。数值模拟的方法同时为缩短优化设计风道而开展的实验所需的时间提供支持。本研究结果为地铁空调风道系统的设计提供了参考依据。     

基于3ds Max的高速铁路局部地形空气动力学仿真模型的构建

局部地形地貌对大风风场下高速列车气动性能及安全运行有重要影响,其三维造型是空气动力学问题数值仿真的基础。基于局部等高线数据,采用3ds Max软件进行了兰新第二双线特定区域的地形地貌三维建模问题的研究,介绍了CFD数值模拟对三维地形地貌建模的要求,采用的软件优化技术保证了所建模型具有较高的保真度,为今后大风下列车空气动力学问题的工程评估提供了基础。     

地铁列车空调变风量研究

建立了地铁列车空调及车厢组成的整体模型,对新风阀和回风阀不同开度的50种工况进行数值模拟计算,利用多元回归分析方法建立了变风量空调系统中送风量、新风量与新风阀回风阀开度、风机频率之间的数学关系式,并搭建了试验平台验证风量调节数学方程。建立的风量调节数学方程可以为地铁列车变风量空调设计提供参考依据。     

高大建筑空调气流组织方案研究

以北京市某精密加工车间的分层空调方案为研究对象,按照建筑的实际尺寸及空调设计参数,建立了空调气流组织的计算模型。针对夏季空调气流组织的关键技术参数诸如风口面积、送风速度、送风角度等,采用CFD软件进行了数值模拟,并对模拟结果进行了分析。为高大建筑空调工程设计提供了有益的参考。     

城市轨道交通突发事件下公交应急联动策略

突发事件威胁城市轨道交通网络的安全与秩序,严重的将导致运营中断和列车与乘客的大规模延误。鉴于其恶性影响和广度传播,城市轨道交通突发事件被列为城市应急管理的重点对象。利用地面公共汽车交通疏散城市轨道交通客流并实现运输接续是维持城市客运交通系统整体运输秩序的有效方法。首先,分析突发事件对城市轨道交通客流输送产生的影响;然后从应急运输服务的角度,提出公共汽车交通应急运能计算方法和机动车备车点选址方法;最后给出基于信息化条件的公共汽车交通应急联动实施措施。     

地铁车站监控系统中乘客动作的三维仿真研究

地铁车站监控系统中乘客动作的三维仿真研究是地铁列车模拟驾驶系统的重要组成部分,通过对乘客及其动作进行三维仿真,给模拟驾驶系统提供必要的场景支持。仿真利用计算机软件3Dmax建立乘客的三维模型以及基本动作模型,在此基础上,利用Openscenegraph（OSG）编写适当的场景驱动程序,从而实现了乘客动作的三维仿真。     

地铁车辆空调系统气流组织数值计算与分析

介绍了国内某地铁A型车厢内气流组织型式及参数,利用计算流体动力学（CFD）软件Fluent,应用k—ε两方程湍流模型对气流组织进行了数值计算。重点讨论了在相同送风量的条件下,不同送风风速对车厢内温度场和速度场的影响,为地铁车辆空调气流组织的优化设计提供依据。     

青藏线列车上座率对空调与制氧能耗的影响研究

为探索青藏线空调列车在夏季行驶过程中不同乘客上座率时空调与制氧系统的节能运行模式，在考虑车体围护结构非稳定传热的基础上，建立25T型高原列车内物理场与热舒适数值计算模型，分析不同上座率与不同空调运行模式下车厢内温度场、流场、CO₂分压力场的分布特性以及空调和制氧总能耗。结果表明：新风量大小对空调与制氧能耗的影响呈相反趋势，对制氧能耗影响显著，空调能耗在总能耗中占比较小。乘客上座率下降导致新风需求减小，引起空调能耗增加，制氧能耗降低，总能耗降低。低上座率时就座方式对车内温度场、CO₂分布均产生一定的影响，相同上座率条件下合理的就座位置可改善乘客周围局部热环境与空气品质。本文提出的根据乘客上座率适时调节送风参数以降低空调和制氧能耗的措施，可同时满足“车内空气品质、热舒适、节能”三者的协调统一。     

基于计算流体动力学的地铁车厢气流性能评价分析

地铁车厢的空调系统气流性能的好坏直接影响车内乘客的热舒适性。以某型地铁车厢为研究对象,建立地铁车厢满载情况下的三维模型,运用计算流体动力学(CFD)软件Fluent,对车厢内空气流场进行数值模拟。讨论了不同送风工况(送风量和送风角度)对车厢内温度、速度的影响,并根据模拟结果对各工况的车厢气流性能进行评价分析。结果表明:在6种工况中,送风量12 000 m3/h、送风角度60°的送风工况是最优工况,其总体气流性能最好。     

基于Agent模型的城市轨道交通车站人群聚集风险的分析

针对城市轨道交通站点人群密集程度高的现状,分析可能存在的人群聚集风险。以深圳地铁老街站为例,根据站内的建筑布局、设备数量及客流分布数据,使用Agent模型仿真老街站乘客的运动轨迹和密度分布。通过仿真分析,发现老街站在乘客流线、售票排队、区域人群聚集等3个方面存在一定风险,并提出对应的解决建议,为城市轨道交通运营部门应对人群聚集风险提供理论依据。     

基于数值模型应力提取的并线高铁沉降计算

为研究复杂工况下的既有高铁沉降评估问题,避免数值模型参数难以确定以及理论分析相对简单的缺陷,采用数值仿真模型确定地基附加应力,应用分层总和法实现对既有并线高铁附加沉降的精准评价。研究中,具体分析影响数值仿真模型附加应力分布的多个因素,并基于数值仿真和Boussinesq理论对比,提出高铁路基数值仿真模型建立的一般准则。数值仿真分析中,可不考虑土体本构、模量、泊松比、层状地基等因素的影响,数值模型水平与深度边界应为1.5倍～2.0倍的路基底宽,地下水对附加应力分布影响较大,提取应力过程中统一不考虑地下水。工程验证中,以并行京沪高铁的某高铁站为分析对象,完成并线高铁的数值仿真分析和附加沉降评估,评估结果证明:应用基于数值仿真模型附加应力提取进行既有高铁附加沉降评估,在理论上和工程实践上均可行有效。     

面向城市轨道交通网络规划的多粒度仿真建模

研究目的:目前,仿真技术开始在城市轨道交通网络规划方案的分析与评估中发挥重要作用。在网络化运营条件下,城市轨道交通路网规模和复杂性增加,使得系统建模和仿真评估的难度加大。为了高效、灵活地构建仿真系统,实现城市轨道交通路网规划方案的综合分析与评估,有必要研究城市轨道交通网络系统的多粒度建模与仿真方法。研究结论:(1)本文结合城市轨道交通各车站的地理分布特点,采用不同粒度的路网拓扑设施仿真模型和乘客仿真模型作为基本单元,通过集成的方式来构建多粒度的城市轨道交通路网仿真系统;(2)构建分层路网拓扑模型,可解决不同粒度仿真模型的空间一致性问题;(3)采用聚合建模的方法可解决多粒度车站模型的对象状态一致性的问题;(4)运用代理技术可实现多粒度模型间信息交互的管理,能够在系统集成中满足可扩展性与运行灵活性的要求;(5)运用本文构建的仿真模型,可对城市轨道交通新线接入后的路网客流分布与能力负荷状况进行仿真,以实现新线规划方案的分析与评估。