高速铁路桥上列车脱轨研究

本文用桥梁结构动力学和车辆动力学的研究方法,从轮轨力、脱轨系数和轮重减载率着手,对列车过桥脱轨原因进行了研究.并以秦沈客运专线的桥梁为例进行了计算.     

列车在强侧向风力作用下的倾覆力矩

文章重点讨论了风力的方向和列车速度对倾覆力矩的影响。建议：在强侧向风力袭击下运行的列车，应当减速运行或停车以保障旅客和列车的安全；对于在强风区运行的现有列车要进行空气动力学侧向作用力系数C，和倾覆力矩系数CM的测定，以便确定能保证列车安全运行的最大允许风速。     

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。     

车辆脱轨安全性问题研究及对策

主要研究车辆脱轨安全性，分析脱轨原因，提出防止脱轨的对策。     

货物列车动力学性能评定标准的研究与建议方案(待续)--防脱轨安全性评定标准

针对沿用16a之久的GB5599－1985《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》中所存在的突出问题，根据国内外有关车辆动力学性能评定标准的最新发展和运用实践经验，并结合现代动力学理论研究成果，提出了相应的修订方案建议，以适应当前我国铁路货物运输发展应用需要。本文给出了防脱轨安全性指标（脱轨系数、轮重减载率）的评定标准之建议方案、实施细则说明及其修订的理论依据。     

高速行车条件下预设轨道不平顺状态的试验分析

轨道不平顺是轨道方面直接限制行车速度的主要因素.但不同类型的不平顺,其激扰方向、影响性质、影响程度又各不相同.通过对三种预设轨道不平顺状态的测试结果进行分析,为轨道不平顺的安全管理标准制订提供参考.     

侧风风场特征对高速列车气动性能作用的研究

侧风风场特征,如均匀风和大气底层边界速度型对高速列车在侧风环境下运行的安全性评估有直接影响.为了准确地评估侧风对在平原上运行的高速列车的影响,基于三维定常可压缩流动的NS方程,采用SSTk-ω两方程湍流模型和有限体积法,对时速350 km的动车组在均匀风和大气底层边界速度型风场中的流场和气动力特性分别进行了数值模拟计算和分析.结果表明:对在平原上运行的高速列车而言,作用于列车的气动升力、侧向力及倾覆力矩均随侧风风向角的增大而迅速增大;当风场为大气底层边界速度型时,列车顶部与底部及两个侧面的压力差小于风场为均匀风时的压力差,侧向力及倾覆力矩均小于风场为均匀风时的力及力矩,升力则随侧风风向角的增加具有不确定性.采用均匀风场评估高速列车在平原侧风环境中运行的安全性,会高估侧风对列车运行安全影响的风险,使得过低地限制列车的安全行驶速度,从而影响列车的正常运行效率.建议采用大气底层边界速度型风场进行评估.     

准高速列车侧向人员安全距离的研究

本文采用现场实测方法，对钝形准高速列车运行时对线路侧向人员的气动作用进行量测，研究了人体气动荷载的变化规律和影响因素。并采用类比法，提出了准高速列车的轨侧人员和站台人员的安全距离。     

侧向风作用下车桥系统气动性能及风屏障的影响研究

采用计算流体力学软件建立桥梁单体、车辆单体以及车桥组合体模型,湍流模型取标准κ-ε模型,计算各模型在不同风攻角时侧向风作用下的气动力系数.考虑风屏障对车辆、桥梁气动性能影响,建立风屏障、桥梁与车辆组合体模型,分析风屏障不同开孔率时车辆、桥梁气动力系数变化规律.结果表明:车辆位于桥上时,桥梁阻力和车辆侧力会增大;桥上车辆侧滚力矩系数明显大于车辆单独存在的情况,且车辆位于桥上迎风侧大于背风侧的情况;安装风屏障后,桥梁阻力和力矩系数随开孔率增大而降低,车辆侧力系数和力矩系数随开孔率增大而增大;为保证风屏障有效性,风屏障开孔率应小于40％.     

抗侧滚扭杆装置建模方式对车辆动力学性能的影响

详细推导了抗侧滚扭杆装置对车体的作用机理,采用一个集中点力元代替整套扭杆装置建模。仿真计算结果表明,误差在允许的范围内,简化建模完全可以取代完整建模,不会对车辆动力学计算的各项指标造成影响。     

高速列车空气动力学特性的风洞试验研究

通过对2种头型高速列车1:8模型在8m×6m风洞开展的试验,比较了2种头型高速列车的气动特性,并进行了头车大侧风安全性的试验研究.结果表明,优化头型高速列车的气动阻力明显小于原型车的气动阻力,优化头型的3车编组列车的全车气动阻力比原型车约小3.7％;优化头型列车的纵向气动特性比原型车略差;2种头型的横向气动特性差异很小.     

利用车体间横向减振器改善高速列车的舒适性

为了抑制高速列车在隧道内因气压波动引起的车体横向振动,建立了安装车体间横向减振器的单车等效模型,结合实际编组列车模型,探讨了车体间横向减振器对抑制车体振动的效果。     

路堤上运行的高速列车在侧风下的流场结构及气动性能

强侧风产生的气动力时高速列车的运行安全性有显著的影响。基于三维、定常、不可压N-S方程以及k-ε双方程湍流模型,采用有限体积法,对侧风作用下路堤上运行的高速列车进行数值模拟计算,所模拟的列车时速达350 km。通过分析侧风条件下列车周围的流场结构,得到了风速、车速与气动力之间的变化关系。研究结果表明,尽管所计算的列车外表几何形状简单,但其流场仍然非常复杂,列车背风侧将产生数个漩涡,漩涡的位置随车速、风速发生变化。车辆气动力随风速、车速的增加而逐渐增大。头车所受倾覆力矩最大,且其增长率也最大。     

横风环境中复线路堤上高速列车的气动性能

建立了横风环境中高速列车运行于复线路堤上的三维空气动力学模型,开展了路堤高度和列车在复线路堤上的位置对高速列车气动性能影响的数值计算与对比分析。结果表明,路堤上列车周围的气流流速大于平地上的气流流速,导致路堤上列车气动性能较平地上恶劣;路堤高度和横风速度对高速列车在下风线上和上风线上气动性能的差异有重要影响;列车在下风线上运行比在上风线上运行更容易发生倾覆。     

高架桥高度对高速列车气动特性的影响

文章采用计算流体力学方法,针对高架桥高度变化对列车气动特性的影响进行了研究。结果表明,随着高架桥高度的增加,头车的倾覆力矩系数略微增大,而中间车的倾覆力矩系数逐渐减小,尾车的倾覆力矩系数基本不变。高架桥高度达到15m后,列车的气动六分力基本不随高架桥高度的增加而变化。     

铁路矩形墩桥梁横向振动试验研究

通过对京通线银镇沟桥的现场振动测试 ,得到该桥的横向振动特性 ,给出桥上列车轮轨作用力的典型时程曲线和列车的脱轨系数及轮重减载率 ,为进一步研究矩形桥墩的横向振动提供实测数据。     

韩国高速列车研究项目

韩国Hanvit 400高速列车研发项目已于2007年启动,计划在未来6年内完成,运营速度达400km／h。同时Hanvit 200摆式列车项目目前亦在进行,以期提高既有线城际间的运行速度。     

高速列车的减振降噪技术

介绍了目前世界各国在高速列车上采用的最新减振降噪技术和应用效果,并对我国 200 km/h以上动车组的减振降噪措施提出了建议。     

高速列车车体断面优化数值分析

运用通用的流体动力学软件FLUENT计算了不同车体断面在20 m/s横风作用下受到的侧向力和倾覆力矩。结果显示:通过改变车体断面的几何参数可以达到改善列车横向气动稳定性的要求。