橫風(fēng)中橋上高速列車的氣動性能和動力學(xué)性能分析.pdf

1、我國已運(yùn)營新建高速鐵路6000多公里，2012年還將開通6000多公里，基本形成跨越廣袤地域空間的高速鐵路骨干網(wǎng)。我國新建高速鐵路線路中橋梁所占比重高達(dá)80％以上，受沿線不同地質(zhì)條件、不同氣候環(huán)境的影響，高速列車過橋安全性問題十分復(fù)雜，已是我國高鐵安全運(yùn)營不容忽視的問題。其中，橫風(fēng)條件下橋上高速列車運(yùn)行安全性尤為重要，但目前國內(nèi)外的研究尚不夠全面和深入，急需加強(qiáng)相關(guān)基礎(chǔ)研究工作。此外，我國上海高速磁浮列車雖已運(yùn)營9年，但對橫風(fēng)作用下橋上

2、高速磁浮列車的氣動性能及運(yùn)行安全性和平穩(wěn)性的研究很少，需要開展針對性的研究工作，促進(jìn)高速磁浮列車技術(shù)發(fā)展。在此背景下，本文主要開展了橫風(fēng)作用下高架橋上高速輪軌列車和高速磁浮列車的氣動性能研究，以及橫風(fēng)條件下橋上高速列車的運(yùn)行安全性分析，以期為我國高速鐵路設(shè)計、建造和運(yùn)營技術(shù)開發(fā)提供參考。
　　首先建立了橫風(fēng)中高速輪軌列車和橋梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、高速磁浮列車和橋梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的空氣動力學(xué)模型以及列車系統(tǒng)動力學(xué)模型，分析了橋上高速輪軌列車和高速磁

3、浮列車的周圍流場結(jié)構(gòu)、表面壓強(qiáng)分布，研究了行車速度、橫風(fēng)速度和橋梁高度對高速輪軌列車和高速磁浮列車各車氣動力的影響，比較了高速輪軌列車在自然風(fēng)和均勻風(fēng)以及復(fù)線高架橋上、下風(fēng)線上的氣動特征與運(yùn)行安全性，確定了高速輪軌列車在橫風(fēng)中運(yùn)行的安全臨界車速。分析比較了橫風(fēng)對平地上和高架橋上磁浮列車電磁鐵懸浮和導(dǎo)向間隙的影響，研究了橫風(fēng)速度對磁浮列車電磁鐵懸浮和導(dǎo)向間隙的影響，以及不平順激擾下磁浮列車動力性能在有、無橫風(fēng)下的變化規(guī)律。
　　研究

4、結(jié)果表明，橫風(fēng)中高速輪軌列車的氣動性能優(yōu)劣和運(yùn)行安全性高低主要由頭車決定，高速磁浮列車的氣動性能主要由頭車和尾車來決定。隨著列車運(yùn)行速度的提高、橫風(fēng)速度的增加和橋梁高度增高，高速輪軌列車和高速磁浮列車的氣動性能均越來越惡劣，高速輪軌列車的運(yùn)行安全性逐漸降低。在不同的橫風(fēng)速度和行車速度下，橋梁和路堤段高速列車各車的氣動力變化規(guī)律基本一致，高速輪軌列車在橋上的氣動性能稍好于路堤；高速輪軌列車在自然風(fēng)條件下的氣動性能和安全性能比均勻風(fēng)下更差；