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.     

城市轨道交通安全评价体系研究

安全评价工作是城市轨道交通建设、运营安全的有力保证。阐明城市轨道交通工程的安全评价原则：系统的每一个危险源带来的风险都应当控制在可容忍范围内;系统所有危险源带来的风险必须满足一定的安全目标,安全目标采用系统造成的每位乘客在单位旅行时间内可能出现伤亡的概率进行衡量。给出基于危险源分析的安全评价方法和安全生命周期中的评价要点。     

高速列车隧道内等速交会对车辆动力学性能的影响

基于风压载荷空气动力学控制方程,利用计算流体力学软件FLUENT,分析高速列车在不同线间距隧道内,以不同速度级等速交会时的车体表面风压和受到的气动力;将隧道内交会时受到的气动力以时程荷载的形式施加到车辆动力学模型中,分析其对各项车辆动力学性能的影响规律,并进行安全性和平稳性指标分析。结果表明:列车在隧道内等速交会时,头车所受的气动阻力、升力、横向力最大;高速列车表面所受的风压极值与速度的2.2~2.3次方成正比,所受的气动阻力、升力、横向力与速度的1.8~2.4次方成正比;隧道内高速交会对车辆安全性指标影响不大,仅在交会瞬间产生较大的车体横向振动,当运行速度达到400km·h^-1时各项安全性、舒适性指标均满足限值要求。     

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。     

列尾风压查询问题探讨

800MHz列车与列尾安全预警系统十分重要。机车运行中一旦查不到列尾风压,司机就不能确定列车的完整性及制动系统的状况,严重影响行车安全。在运用维护工作中发现,机车高速带负载运行时,预警系统会工作不稳定,导致查询列尾风压失败或成功率降低。800MHz和400MHz列尾都存在此类问题,且一直无法解决。     

地铁隧道活塞风的简化计算

地铁列车在隧道内运行时,会产生活塞风,这种空气流动主要沿隧道轴线方向,可视为一维不可压缩流动.通过对地铁单线无竖井隧道的空气动力学特性进行一维理论分析,初步得到了活塞风量和风压的简化计算方法.研究表明,隧道内活塞风速与列车速度成正比,活塞风压与列车速度的平方成正比,可将列车等效为风机,采用“等效风机”特性曲线方程和隧道阻力特性方程共同来确定活塞风量,并且可以将该方法应用到有竖井的单线隧道中.该简化计算方法的提出,为隧道内活塞效应的研究建立了理论基础.     

铁路隧道列车活塞风的理论研究与计算方法的探讨

随着我国铁路建设的快速发展,隧道列车活塞风的确定具有重要意义.本文从运动列车与隧道气流的功能转换出发,以列车作用段作为活塞风压源,利用流体力学的基本原理、基本方程和湍流半经验理论,分析、探讨了活塞风压力产生的机理,构成类别和列车、隧道长度及表面粗糙特性、阻塞比、行车速度等作用条件对活塞风的影响,提出活塞风压力和活塞风速度的计算方法.以实车的隧道空气动力学试验资料为参照进行对比计算,计算活塞风速度与实测结果较好符合.通过不同隧道长度、不同阻塞比和不同行车速度的系列组合计算,进行无量纲工况的综合分析,得出活塞风变化的一般特性.活塞风的计算方法和特性为活塞风的充分利用提供了重要依据.     

高铁桥梁震时行车安全性评价的梁端变位限值研究

地震时桥梁端部易产生变位,对桥上列车的行车安全构成威胁。为研究基于梁端变位对震时列车行车安全性进行评价的方法及相应限值标准,建立车轨耦合振动模型。将梁端变位对应的轨道变形曲线作为静态不平顺施加到轨道上,地震导致的轨底激励以正弦波的形式通过大质量法作用于轨底,分析给定梁端变位、轨底激励及运行车速对列车行车安全性的影响。研究结果表明：列车脱轨风险与三者均正相关,因此在确定地震时梁端变位限值时应同时考虑三者的影响。通过二分法搜索得到不同频率和幅值的正弦激励下、列车以不同车速运行时,脱轨系数和轮重减载率达到限值时对应的3种形式梁端变位的界限值,取97.5%保证率得到不同车速对应的梁端变位限值。以5跨高铁32 m标准跨简支梁桥为例,进行地震作用下车-轨-桥耦合振动分析,得到按动态方法确定的梁端变位临界值,通过与按静态变位加轨底激励计算得到的震时梁端变位限值进行对比,验证了所提出的变位限值的正确性。依据所提出的方法和梁端变位限值,可采用地震下桥梁动力分析代替车轨桥耦合振动分析对高铁列车震时行车安全做出快速评价。     

新型铁路隧道防护门结构设计及疲劳性能试验研究

在论述铁路隧道内设置防护门重要性的基础上,调研我国既有铁路隧道防护门存在的问题,比选玻璃纤维增强复合材料、钢材、混凝土及航空航天领域新材料的优缺点。针对玻璃纤维增强复合材料具有轻质高强、不腐蚀、价格低廉等特点,开展铁路隧道新型防护门结构设计,并研发配套防护门疲劳试验装置。试验结果表明:该新型隧道防护门结构性能优良,可抵御在压强为±6kPa、频率为5Hz条件下1×10~7次疲劳荷载,可为铁路隧道及类似地下工程抗风压防护门设置提供借鉴。     

强侧风下高架桥上轨道列车的安全运行

城市轨道列车在高架桥上运行时会受到强侧 风的影响,危及列车的安全运行。结合北京地铁 13 号 线、昌平线等线路的实际情况,针对强侧向风下列车的 安全运行问题,采用 SIMPACK 软件建立单车三维动力 学仿真模型。以高速列车在侧向风下的空气动力学模 拟计算得到的风载荷数据为基础,推导出列车在低速行 驶的风荷载,分析强侧风对列车在高架线路曲线段上 动力学性能的影响。结果表明,在强侧风影响下,列车 的轮轨动力参数考察指标( 如轮轨横向力、脱轨系数及 减载率) 均显著增大。最后提出在强侧风影响下,列车 在不同曲线半径下安全运行的最高车速参考值。     

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.     

提速及高速列车影响环境噪声的评价分析及噪声防治

针对我国铁路客、货列车混跑的现状，在影响列车提高速度、行车密度和牵引质量的众多影响因素中，对铁路边界噪声限制提高速度区间的能力作出评价分析。同时预测评价分析将来在高速线上运行高速列车或高速、中速混跑列车的情况下，不同列车速度、不同对数对环境的噪声贡献量。最后讲述如何在设计和管理上控制列车的辐射声级，使之满足铁路边界噪声限值的要求。     

机车低风压报警装置的研究与设计

机车低风压报警装置主要是对运行中的机车总风管路压力变化进行监测,能够避免机车乘务员操纵机车运行时,因嘹望、处理机车故障等原因而造成的疏忽观察机车总风缸风压变化的情况,通过该系统进行实时报警提示,机车司务员可以及时进行处理和采取预防措施,防止列车制动失效故障引起的机破等重大事故的发生,为铁路行车安全提供保障。     

从振动频谱角度探讨高铁隧道衬砌裂缝病害的安全评价

裂缝病害作为衬砌结构中常见的一种病害,是影响隧道安全服役的主要隐患之一。迄今为止,在高速列车通过隧道条件下,列车-轨道-隧道衬砌-赋存围岩结构系统的动态响应规律尚无明确结论。针对高速列车在轨道、地基和衬砌结构中易激发较强中、高频动态响应的特征,对隧道衬砌动态响应、裂缝病害的成因和分布规律的研究现状进行总结,探讨动载频率属性对衬砌结构的裂缝病害安全评价的影响机制,并对考虑裂缝病害影响的高铁隧道安全评价相关科学问题提出建议。     

高密度行车时隧道风压对屏蔽门开关的影响

针对地铁隧道通风压力对站台屏蔽门关门力的影响,采用SES软件,从活塞风井的设置形式,对正常运行工况下隧道内的通风压力进行了模拟计算分析。结合列车位置分析了高密度行车时高峰运营工况下的隧道内通风压力的分布,并给出了其对屏蔽门关门力的影响与建议解决方案。     

基于列车速度的行车许可计算方法研究

行车许可是指在规定线路范围内,包含的列车可行驶距离、运行的速度等信息。行车许可是列车安全行驶的重要凭证。根据列车速度、加速度、制动系数等信息,提出一种基于列车速度信息的列车行车许可计算方法。     

地铁出入段线类矩形盾构隧道振动传递特性测试分析

以宁波地铁3号线一期工程出入段线类矩形盾构隧道为研究对象,在隧道内与地面布置加速度传感器进行同步测试分析,测试分为一列列车运行与两列列车同向并行运行两种行车工况。结果表明:两列列车同向并行运行工况与一列列车运行工况相比,同一测点振动加速度有效值明显增大;各测点振动加速度级在绝大部分频段均有增大,且在4 Hz处增大最显著;两种行车工况下,过车引起的振动由隧道壁向地面各测点传播过程中,呈波动衰减趋势,高频段振动传递损失较低频段大,大部分测点在5 Hz以内频段传递损失均出现负值,说明此频段附近振动加速度从隧道壁传递至地面有放大现象;两列列车同向并行运行工况对环境振动评价影响较大,在线路设计时,建议考虑列车会车对环境振动的影响。     

运营铁路隧道基底结构快速补强技术研究

由于设计施工不当、地下水、列车动荷载作用等原因,常致隧道底部结构出现病害.运营隧道基底病害的表现形式为下沉、翻浆冒泥、及整体道床开裂等,这些病害会危及行车安全.目前隧道基底病害的整治方式无法在短时间内提高基底结构强度,维修施工影响列车运营.采用高强发泡树脂作为材料,以高压注浆的方式对隧道基底进行加固,可将基底填充密实,并在较短时间内提高隧道基底结构承载力,有效减少对运营的影响.     

200km/h客货共线铁路隧道照明配电与控制

针对列车提速后铁路隧道行车安全的可靠性问题,通 过对隧道照明现状的分析,找出存在问题,着重对隧道照明的 配电系统和控制方式进行设计探讨。     

北京地铁!号道岔提高侧向容许通过速度的论证

随着城市人口数量的增长、人们出行频率的增加,国内各大城市地铁均提出缩小行车间隔、提高地铁运能的要求。减少发车时间间隔,加密行车间隔,必然要求提高列车的折返能力,也就是需要提高道岔侧向的容许通过速度。在对北京地铁部分既有线提高运能的研究中,对2种北京地铁常用的60 kg/m钢轨9号单开道岔的侧向容许通过速度进行分析,在确保列车安全运行的前提下,给出最大侧向通过速度,提出工程应用的注意事项和要求,为以后线路提高运能提供依据和借鉴。