大风区高速铁路接触网AF线抗风研究

兰新高铁开通后在百里、三十里大风区内时常发生附加导线正馈线(AF)大幅振动,并且造成线索疲劳断股、零部件磨损失效等故障,严重威胁铁路运营安全。采用理论与现场实际相结合的方法,利用ANSYS—Fluent进行模拟风场仿真计算,对挡风墙增速效应及线索同阶次共振频率进行分析。基于接触网专项抗风技术科学性研究的基础上,结合风场分析结果,提出AF恒张力补偿设计方案,以改变风场与AF线频率。建立试验段进行方案试验,并利用试验段现场在线监测设备进行数据采集。本次的AF线恒张力补偿设计,解决了悬挂点、电连接、补偿装置、限制架等四大关键性技术难题,是一种长期、有效的抗风措施。     

接触网AF悬挂“环环”连接结构的疲劳分析

在有挡风墙和无挡风墙2个条件下,运用Fluent分析了风流场中AF悬挂绝缘子的受力情况,并结合附加导线风载荷的理论计算方法,建立AF悬挂的受力计算模型。运用Workbench对"环环"连接结构进行静力学和疲劳分析后发现:该结构强度有余量,疫计安全;挡风墙的导流作用明显降低了该结构的最低使用寿命,有必要采取相应措施减少挡风墙对AF悬挂受力的影响。     

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。     

兰新高铁接触网附加线防舞动技术研究

在兰新高铁(新疆段)百里风区十三间房地段,附加线(AF线和PW线)架设施工后,在风力超过5级的情况下,有挡风墙侧的PW线就会发生舞动现象;在风力超过7级的情况下,有挡风墙侧的PW线和AF线均会发生舞动现象。本文针对兰新高铁附加线舞动的情况进行了原因分析,并对附加线舞动处理方案进行了详细阐述,以为类似工程提供借鉴。     

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.     

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...     

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。     

电气化铁路接触网悬挂用T形旋转连接板疲劳试验研究

为了研究大风区电气化铁路接触网悬挂用T形旋转连接板疲劳性能，结合现场应用情况，提出试验要求。根据曲柄运动原理，基于疲劳试验机，设计疲劳试验方案，研制试验装置，提出试验步骤。这种试验方案，扩展了实验室中直线油缸的使用范围，可为转动疲劳性能试验设计提供借鉴。     

兰新铁路百里风区挡风墙设计

介绍了兰新线铁路百里风区的风害情况,提出了采用挡风墙进行风害防治的措施。详细地研究了挡风墙高度的确定、挡风墙结构及稳定性验算、挡风墙结构形式比选等。该研究不仅具有理论意义,同时也为风害防治工程提供了借鉴。     

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.     

接触网参数对接触网风致响应的影响及风洞试验验证

大风作用会使接触网发生更大更复杂的振动与风偏,为给大风区接触网的防风设计提供科学依据,采用有限元计算与风洞试验相结合的方法进行研究。利用ANSYS软件建立包括支撑结构和悬挂部分的有限元耦合模型;采用谐波合成法(WAWS)模拟针对接触网结构特点的脉动风场;通过计算不同接触网参数组合方案在风荷载下的风致响应位移,定量分析得出悬挂类型、张力组合、跨距对接触网风致响应的影响。接触网气动弹性风洞试验结果表明,接触网参数对风致响应的影响的研究结果正确。研究成果应用于兰新铁路第二双线大风区接触网系统方案设计和技术参数选择,并作为主要理论支撑之一,形成了首个国内外铁路电化行业的风区接触网装备技术条件。     

接触网承力索磨损的措施研究

研究目的:研究电气化铁道接触网承力索特别是铝包钢、铜或铜合金承力索在运行中引起磨损,甚至发生断股、断线事故的原因及预防措施。研究方法:通过对接触网承力索的现状和主要防磨损措施的研究来进行分析。研究结果:提出了防止承力索磨损的主要技术措施:采用单根铁线连续绑扎、匹配悬吊滑轮与承力索表面硬度、采用辅助绳悬挂承力索及采用承力索预型保护条。研究结论:道岔柱应采用双腕臂结构、特殊设计来避免承力索间相互碰磨、改善承力索悬挂结构及使用承力索预型保护条。采用承力索预型保护条是解决承力索磨损的有效技术措施。     

浅谈哈尔滨地铁正线接触网悬挂方案

研究目的:通过全面的经济、技术比选,确定哈尔滨地铁正线接触网的悬挂方案,提高工程质量,节省工程投资。研究方法:通过校验隧道结构尺寸,确定方案的可行性;通过经济、技术比较,确定适合本工程的接触网悬挂方案。研究结果:本工程正线全部为地下线,架空刚性悬挂从悬挂结构、电能损耗、维护维修以及投资方面均占有较明显的优势,各项技术性能满足工程需要。架空刚性悬挂在本工程中采用可以很好的发挥其结构简单、少维护的优势。研究结论:根据研究的结果,推荐哈尔滨地铁一期工程正线采用DC 1 500 V架空刚性悬挂。随着地铁工程技术的不断发展,接触网悬挂形式也在不断的改进和完善,根据不同工程的具体情况和条件,选择相应的接触网悬挂形式,才是提高工程质量降低工程投资的关键。     

轴箱布置方式对地铁直线电机车辆动力学性能的影响

基于车辆系统动力学理论,建立了两种不同轴箱布置方式的地铁车辆动力学模型,在实际线路条件下,分析对比了轴箱内置与外置两种转向架,因为簧下质量以及悬挂系统横向跨距变化而造成轮轨接触以及车辆平稳性改变。研究结果表明,两种轴箱布置方式对车体平稳性影响较小;但轴箱内置车辆为达到理想的稳定性,需要加大一系径向刚度并加装抗蛇行减振器;轴箱内置能够降低轮对摇头角刚度,提高车辆适应线路扭曲不平顺的能力,同时降低轮对踏面磨耗功率,改善小半径曲线上轮轨磨耗。     

列车与隧道环隙空间流场特性的研究

列车通过隧道时,列车表面与隧道表面之间的环隙流场特性,是隧道空气动力学的一个重要内容,也是研究和解决隧道活塞风的主要依据之一.本文从管道湍流理论出发,认为环隙流动由两种流动组合而成:一是由环隙压力梯度产生的Poiseuille型粗糙区湍流;一是由列车表面曳力产生的 Couette型湍流.根据粗糙区管道湍流理论,利用镜像原理和相对运动原理,通过流动变换,建立Couette型湍流的基本关系;应用时均湍流性质和坐标变换方法,得出环隙组合流动规律;提出环隙流动的速度分布关系式和特征速度位置的关系式;确定与壁面剪切力密切相关的壁摩擦速度.本文的研究内容可为解决隧道活塞风问题提供参考.     

风沙流对戈壁地区挡风墙响应规律的数值模拟分析

基于FLUENT欧拉双流体模型,对兰新铁路沿线既有挡风墙周围风沙两相流运动特性进行数值模拟,得到挡风墙背风侧的流场分布特点以及积沙情况。结果表明:挡风墙背风侧风速廓线变化规律呈指数增长趋势,在0.5 m至挡风墙自身高度区间内变化较为复杂,呈先减小后增加的趋势;挡风墙背风侧近地表气流速度反向增大后沿着初始速度的方向减小为0且继续增大至初始速度大小,风速最大值增加的幅度保持在50%左右,风速越大,气流的削弱作用越明显;当初始气流速度为较小时,线路上积沙较少,沙粒多数堆积在挡风墙背风侧墙角处;随着风速的增加,单位时间内通过挡风墙的沙粒增多,由于过流断面减小,气流扩散,更多沙粒沉积在线路上;在强风地区,布设挡风墙时应考察线路上风向的地表情况,沙源比较丰富时应采用工程治沙措施来减小风沙流密度,达到防沙的目的。     

兰新高速铁路风沙区段挡沙墙设计参数试验研究

兰新二线风沙路基主要集中于烟墩风区及百里风区,大风条件下极易形成风沙流,挡沙墙是解决风沙对铁路危害的主要措施。为充分发挥挡沙墙的防风沙作用,针对兰新高速铁路沿线风沙流成因及规律进行分析,对挡沙墙高宽比、孔隙率和高度3个参数分别进行对比试验,提出适合该地区铁路防沙的挡沙墙优化设计思路。结果表明:当挡沙墙高度一定时,风沙防护效果与挡沙墙的宽度显现出一定的负相关变化;对于均匀结构的网状沙障来说,孔隙率为40%的防沙效果最优,30%的次之,50%的相对最差;从不同高度挡沙墙的风沙防护效果来看,高度为2.0 m的挡沙墙的风沙防护效果相对较好,高度为2.5 m和1.5 m挡沙墙防沙效果略差。     

朔黄铁路扣件强化措施及应用效果

对朔黄铁路弹条Ⅱ型扣件使用现状进行现场调研,发现弹条Ⅱ型扣件主要存在轨下垫板压溃或窜动,轨枕承轨槽磨损、弹条松弛、轨距挡板磨耗较大、挡板座压溃或断裂等问题.在保持既有Ⅲ型轨枕不更换的前提下对弹条Ⅱ型扣件主要部件进行强化设计,研制出SH-J型扣件.经过现场试铺、轨道结构动力性能测试和长期跟踪观测,SH-J型扣件各项测试数...     

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。