瞬態(tài)風(fēng)荷載下的列車運(yùn)行安全性研究.pdf

1、在瞬態(tài)風(fēng)荷載及輪軌激勵(lì)同時(shí)作用下，列車會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的受迫振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致脫軌或傾覆。因此研究車輛在瞬態(tài)風(fēng)荷載下的動(dòng)力學(xué)性能，找出瞬態(tài)風(fēng)荷載對(duì)車輛系統(tǒng)振動(dòng)的影響，并提出針對(duì)性的限速方案，對(duì)預(yù)防大風(fēng)下的行車事故，確保運(yùn)行安全具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
　　 建立了從測風(fēng)站選取、風(fēng)速數(shù)據(jù)處理、列車瞬態(tài)風(fēng)荷載計(jì)算、列車動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)性能分析，到工程限速制定的瞬態(tài)風(fēng)荷載下列車運(yùn)行安全性研究的方法。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測風(fēng)場數(shù)據(jù)的處理，得到風(fēng)場風(fēng)速剖面;采

2、用DES數(shù)值模擬方法，結(jié)合實(shí)測風(fēng)場風(fēng)速剖面計(jì)算了列車在瞬態(tài)風(fēng)荷載下的氣動(dòng)性能;根據(jù)運(yùn)動(dòng)物體的風(fēng)譜計(jì)算了列車在不同運(yùn)行情況下受到的瞬態(tài)風(fēng)荷載;結(jié)合列車空氣動(dòng)力學(xué)和列車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，建立了車輛在瞬態(tài)風(fēng)荷載和輪軌激勵(lì)下的動(dòng)力學(xué)模型，得到了車輛的脫軌系數(shù)和輪重減載率等，提出了列車在不同運(yùn)行條件下的限速準(zhǔn)則。
　　 提出了一種針對(duì)強(qiáng)非線性系統(tǒng)的最小二乘分析方法。采用現(xiàn)場實(shí)測的方法測量了距地高度最高為70m的現(xiàn)場風(fēng)速數(shù)據(jù)，采用本方法，得到了現(xiàn)

3、場風(fēng)剖面廓線指數(shù)和表面粗糙度值。結(jié)果表明，所測風(fēng)場風(fēng)剖面指數(shù)為0.14。
　　 提出了線路周圍測風(fēng)站選址方法，得到了線路周圍的風(fēng)速相關(guān)性曲線。根據(jù)現(xiàn)場測得的風(fēng)剖面特征參數(shù)，采用基于DES的數(shù)值模擬計(jì)算方法系統(tǒng)地研究了路堤迎風(fēng)面和背風(fēng)面不同斜率對(duì)路堤周圍風(fēng)速的影響，研究了山體不同間距、山體斜率、山體半徑對(duì)峽谷風(fēng)的影響。研究結(jié)果表明:路堤迎風(fēng)面斜率對(duì)路堤上風(fēng)速的影響較小，而背風(fēng)側(cè)對(duì)風(fēng)速影響較大;峽谷風(fēng)都存在著增速效應(yīng)，并與入口風(fēng)速特

4、征關(guān)系較小?；谏鲜鲅芯浚玫搅司€路周圍的風(fēng)速相關(guān)性曲線;提出了線路周圍測風(fēng)站選址方法，并得到了測風(fēng)站實(shí)測風(fēng)速與遠(yuǎn)方實(shí)際來流風(fēng)速及列車所處位置處風(fēng)速的關(guān)系曲線，為將來測風(fēng)站的安裝及風(fēng)速數(shù)據(jù)處理奠定了基礎(chǔ)。
　　 采用數(shù)值模擬計(jì)算及理論推導(dǎo)的方法得到了平穩(wěn)風(fēng)下車輛受到的瞬態(tài)脈動(dòng)風(fēng)荷載，采用數(shù)值模擬計(jì)算的方法得到了列車出隧道遭遇橫風(fēng)時(shí)的氣動(dòng)性能。針對(duì)列車受到的平穩(wěn)風(fēng)下的瞬態(tài)風(fēng)荷載:首先基于DES的數(shù)值模擬方法得到了列車在橫風(fēng)下的氣動(dòng)

5、特性，在此基礎(chǔ)上根據(jù)運(yùn)動(dòng)物體的風(fēng)譜函數(shù)，結(jié)合氣動(dòng)導(dǎo)納和權(quán)函數(shù)計(jì)算了列車受到的瞬態(tài)風(fēng)荷載，研究結(jié)果表明，頭車受到的風(fēng)荷載最大，尾車次之，中間車最小。研究了列車出隧道遭遇橫風(fēng)時(shí)的瞬態(tài)氣動(dòng)性能，結(jié)果表明，列車剛出隧道時(shí)，受到的氣動(dòng)側(cè)向力、升力，以及側(cè)滾力矩、俯仰力矩和偏轉(zhuǎn)力矩都會(huì)發(fā)生突變，個(gè)別甚至呈現(xiàn)類似正弦波的較大幅值波動(dòng)，之后氣動(dòng)力變化趨于平穩(wěn)。
　　 研究了瞬態(tài)波動(dòng)風(fēng)荷載及輪軌激勵(lì)下車輛的動(dòng)力學(xué)性能，得到了車輛在瞬態(tài)風(fēng)荷載下的動(dòng)

6、態(tài)響應(yīng)及軌道線路橫向穩(wěn)定性系數(shù)。研究成果表明:隨著車速的提高，車輛受到輪軌激勵(lì)的影響急劇增大;在瞬態(tài)突變風(fēng)荷載作用下車輛的動(dòng)力學(xué)性能也會(huì)發(fā)生突變，尤其是出隧道遭遇橫風(fēng)時(shí)，車輛更容易發(fā)生傾覆;同時(shí)研究了側(cè)滾力矩、俯仰力矩和偏轉(zhuǎn)力矩對(duì)車輛動(dòng)力學(xué)性能的影響，研究結(jié)果表明:偏轉(zhuǎn)力矩和俯仰力矩對(duì)車輛的脫軌系數(shù)和輪重減載率影響較小，車輛的動(dòng)力學(xué)性能基本上僅受到側(cè)向力、升力及側(cè)滾力矩的影響。
　　 計(jì)算了瞬態(tài)風(fēng)荷載作用下，當(dāng)車速和風(fēng)速不同時(shí)，