基于流动模拟和动力学仿真的高速列车横风运行稳定性研究

以国产CRH3型3节车编组高速列车为研究对象,利用计算流体力学软件Star-CD/CCM＋计算了在不同横风风速和不同车速下的列车气动力荷载;将该荷载导入动力学仿真软件SIM-PACK的列车运行动力学模型中,计算出在不同横风和车速条件下的脱轨系数、减载率和倾覆系数等运行稳定性参数.计算表明：头车的气动性能和运行稳定性受横风的影响最大;根据车辆动力学性能参数确定的列车安全速度限值与横风风速之间并非线性关系.参照有关高速列车运行稳定性评定标准,给出了不同横风风速下高速列车安全运行的速度限值.     

横风下复线路堤高度对高速列车气动性能的影响

利用Creo软件建立了某型动车组头中尾3车编组和不同高度的路堤模型,通过Fluent软件模拟列车在车速分别为300和350 km·h-1,横风风速分别为17.10、20.70、24.40和28.40 m·s-1的环境下运行,将获取的高速列车气动力载荷施加到Simpack建立的动力学模型中,计算其动力学性能参数;深入分析了横风工况下高速列车在不同高度复线路堤背风侧运行时车体的压力分布、气流场结构、气动力与风致安全性,并重点探究了头车在不同运行速度和横风风速下的运行安全性。分析结果表明:在相同车速和横风环境下,随着路堤高度的增加,列车受到的侧向力整体呈增大趋势,尾车在横风作用下受到反向侧向力,头车所受侧向力最大,且升力持续增大,中间车所受升力相对较大,尾车所受阻力最大;横风环境下列车压力峰值点位于头车鼻尖处且向迎风侧偏移,各路堤高度工况下气流场结构基本相同,头车背风侧和底部转向架处有明显的涡流,但尾车处的涡流却在迎风侧,这可能是导致尾车反向侧向力的主因;脱轨系数、轮轴横向力、轮轨垂向力和轮重减载率均随路堤高度和横风风速的增大而增大,轮轨垂向力始终在安全限值内,当横风风速分别为24.40和28.40 m·s-1时,列车运行速度应分别低于350和300 km·h-1,以保证列车行车安全。      

地震作用下铁路双层结合钢桁混合刚构桥行车安全性

针对特殊地区地震作用下大跨度桥梁行车安全性问题，以某铁路某双层结合钢桁混合刚构桥为工程背景，建立了考虑材料非线性、切向摩擦与轮轨赫兹准确接触关系的列车-轨道-桥梁耦合振动分析模型，并基于ABAQUS-Python软件二次开发，实现了钢轨随机不平顺的施加；选取EL Centro地震波为输入波，分析了强震作用下双层结合钢桁混合刚构桥的损伤演化规律，计算了不同地震强度、不同车速下列车脱轨系数、轮重减载率、车体振动加速度等动力响应指标，分析了关键参数对地震作用下桥上行车安全性的影响规律，提出了该混合刚构桥基于行车安全性能的车速限值。研究结果表明:在罕遇地震作用(0.38g)下，桥梁各构件均出现不同程度的塑性损伤，桥墩破坏区域较大，震后桥梁仍具有一定的承载力；震时列车脱轨系数随地震强度增大而显著增大；车体最大振动加速度与地震强度近似呈线性增长；列车轮重减载率是控制行车安全的关键指标，其峰值与车速呈正相关；当车速为200 km·h-1，地震强度大于0.10g时，列车轮重减载率存在超限情况，列车在下桥时会出现长时间轮轨分离现象；从行车安全性的角度，在设计地震作用0.20g时，安全车速为160 km·h-1。      

平地上高速列车的风致安全特性

为研究高速列车在强侧风作用下安全行驶问题,基于空气动力学和多体系统动力学理论,建立了高速列车空气动力学模型和车辆系统动力学模型.应用该模型计算了不同风向角、不同风速和不同车速下作用于车体上的侧风气动载荷.根据高速列车整车试验规范,以脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力和轮轨垂向力为运行安全指标,分析了头车、中间车和尾车的运行安全性.研究表明:头车的安全性最差,且风向角为90°时,横风情况下最危险.随着车速的增大,最大安全风速急剧减小.当车速为200km/h时,最大安全风速为29.61 m/s;当车速为400 km/h时,最大安全风速为18.87m/s.     

道路行车速度限制问题的讨论

为了使道路行车速度对行车安全及节约能源等方面的综合影响达到最优,分别探讨了最高车速限制与最低车速限制的问题。首先,采用数学建模与回归分析的方法分别构建时间费用函数与油耗费用函数,以时间费用与油耗费用之和最小为目标函数,以事故死亡率及舒适度为约束条件,提出了最高车速限制方法。在分析了道路行车速度影响因素的基础上,采用回归分析方法,分车型建立道路线形指标、交通流参数与运行车速的关系模型,给出了在不同平曲线半径、纵坡及坡长、交通量、交通组成及路面状况条件下的最高车速限制基准值的修正系数。其次,提出车速离散度的概念与计算方法以及不同坡度下的经济车速,然后采用回归分析方法建立了车速离散度与事故率关系模型,提出基于车速离散度约束与经济车速的最低车速限制方法。最后,对实施车速限制的保障技术进行了探讨。     

舟山跨海大桥桥上安全行车风速研究

受大桥通航净空的限制,舟山跨海大桥桥面高程高、风速大以及桥梁本身的结构特点,使得车辆的行驶环境大为改变,影响行车安全.本文通过对不同速度下车辆所受风力及影响行车安全外力的综合分析研究,计算不同车速下跨海大桥上车辆的安全行车风速,为跨海大桥运营期限速指标的确定提供理论分析依据.     

高海拔峡谷地带高墩桥梁风致行车安全性分析

针对青海高海拔地区峡谷地带高墩桥梁行车抗风性能,采用CFD软件Fluent对典型厢式货车进行了车辆一桥梁组合气动特性分析,分别获取了在不同风攻角情况下的车辆、桥梁的气动参数曲线,在此基础上开展了不同路况、路面条件及不同横风风速下的风车桥响应分析和评价,得到对应的限速运营标准。研究结果表明:在100 km/h车速范围内,车辆沿着不同路况等级"干"路面行驶时,车辆行车临界风速均大于35 m/s。在100 km/h车速范围内,车辆沿路况等级为"非常好"和"好"的"湿"路面行驶时,车辆的行车临界风速为30 m/s,路况等级为"一般"时,行车临界风速和车速分别为30 m/s和90 km/h,表明车辆行车安全临界风速和车速均会随着道路等级的变差而降低;在路况等级为"非常好"和"好"时,在给定的风速(15～35 m/s)和车速(60～100 km/h)范围内行驶时车辆均不会发生行车舒适性问题,当路况等级为"一般",车辆的行驶速度超过80 km/h时,车辆总体计权均方根加速度大于0.8时,桥上行车将会对驾乘人员产生不舒适的感受。     

大跨度钢桁梁斜拉桥风-车-桥系统耦合振动

以某大跨度公轨两用钢桁梁斜拉桥为工程背景,通过车桥组合节段模型风洞试验,测试了不同状态下车辆和桥梁各自的气动力系数,采用自主研发桥梁分析软件BANSYS,分析了不同风速、车速、车载状态下的风一车一桥系统,研究了车辆位置和双车交会对系统响应的影响。计算结果表明：当风速为25m·S-1,车速达到100km·h。时,车辆的轮重减载率超过了行车安全性限值,且当车速达到120km·h-1时,车辆的竖向加速度超过了行车舒适性限值;风速较高时沿迎风侧轨道运行车辆的轮重减载率是系统的控制因素;车辆在空载状态下的各项响应均比在超员状态下的要大;由于迎风侧车的遮风效应,在双车交会开始和结束时车辆横向加速度出现突变。     

汽车部（分）队成建制行进时车间距的确定

针对汽车追尾事故发生率高的现象,通过分析汽车行进时安全距离的影响因素,提出了以车速确定安全车距的理论计算方法,建立了安全距离的计算模型,从而确定了汽车部（分）队成建制行进时不同车速下的最少车间距,为行车安全提供参考。     

基于ADAMS仿真分析的减速设施尺寸研究

通过采用多体动力学软件ADAMS/CAR,建立了减速带及减速丘的3D等效容积路面模型,利用仿真分析的手段,探究了减速带及减速丘的不同高度、宽度、轮廓形状在不同车速情况下对行车舒适性及行驶稳定性的影响规律,并通过量化驾驶平顺性和操纵稳定性作为评价指标,考虑行车舒适性及稳定性,提出了减速丘及减速带在不同车速条件下的尺寸推荐值,以保障行车安全。     

既有铁路高低墩桥梁运营性能研究

铁路承担着重要的运输任务,铁路桥梁是线路安全运营的重要一环,随着铁路"扩能提速"战略的推进,给桥墩带来了许多不利的影响,如横向振幅过大、冲击振动加剧等,严重影响了铁路桥梁的安全运营性能。以朔黄铁路清水河特大桥为研究对象,通过运营性能试验,研究高墩桥梁和低墩桥梁在不同荷载类型和不同行车速度作用下的安全运营性能,得出两种桥墩类型桥梁在荷载和车速变化时的动力响应变化趋势;通过对高墩桥梁和低墩桥梁在相同荷载和车速作用下的运营性能试验,对比分析两种桥墩类型桥梁在相同荷载和车速下的动力响应。相关结论可为铁路高低桥墩的维护管理提供科学依据。     

国、省道与高速公路交叉施工区过渡与限速研究

为揭示并减少国、省道在与上跨在建高速公路交叉路段行车安全不利因素,提高行车及施工安全水平,首先实测统计了典型交叉施工公路车型组成及车速特征,并基于交通流排队和行车轨迹冲突理论,借助VISSIM和SSAM微观仿真系统,分析了过渡区长度、限速方案、交通量对交叉施工路段排队长度(L_Q)和交通冲突(T_C)的影响规律及合理取值范围,结果表明:交通量和过渡区限速值对交通冲突和排队长度影响显著;过渡区长度对排队长度影响相对有限,但交通冲突数受其影响显著,随其长度的增加呈现出先减后增的抛物线变化趋势。为兼顾安全和通行效率,在交叉施工区实际施工组织过程中,建议同时结合实际交通量、上游车速以及最大允许排队长度状况,通过仿真分析确定合理的过渡区长度和限速方案,而不宜简单采用统一标准。     

深埋式桩板结构桥-隧过渡段动力响应特征分析

为了解深埋式桩板结构桥-隧过渡段的动力特性及过渡性能,在沪昆高铁某工点过渡区（含隧道口、过渡段及桥台）开展现场动力响应测试,分析不同车型、车速及行车方向等工况下过渡区的动力响应分布规律;并建立考虑车辆-轨道-路基耦合振动数值模型,研究过渡区的线路平顺性及桩板结构过渡段的动应力分布. 研究结果表明:不同车型列车激励下,过渡区振动加速度及动位移有效值的最大值分别为0.85 m/s2、0.034 mm,过渡段的振动水平要比隧道及桥台的更低;过渡段动力响应有效值随车速增大而增大,其增幅比隧道与桥台的更小;行车方向对过渡段与桥台连接区域的动力响应影响较大,对其他断面影响微弱;列车以300 km/h车速经过该过渡区时,过渡区钢轨挠度最大变化率约为0.149 mm/m,车体竖向加速度最大值为0.74 m/s2;桩板结构的存在能够将列车荷载传递至深部地基,使浅层地基土体承受的动力作用降低.      

城市快速路85%位车速特征分析

为了给城市快速路限速标准的制定提供参考,针对8条快速路进行了交通调查。对城市快速路不同线形条件和交通条件下的分时段、分车道与分车型的85%位车速特征进行了分析,认为快速路平直段及曲线段不同时段、车道与车型的85%位车速存在差异。同时,对城市快速路交通量、交通组成与85%位车速的关系进行了研究,给出了自由流条件下车速及大型车比例的分布范围。提出城市快速路可根据道路不同线形条件分车道、分车型进行限速。     

大风区不同路堑结构中高速动车组的气动特性

建立长路堑路段高速动车组运行模型,通过数值模拟得到不同工况下动车组气动力,分析强横风环境下路堑结构对动车组气动特性的影响.研究表明:不同路堑结构中气动阻力均随风速和车速增大而增大,深路堑中动车组气动阻力约为浅路堑的2～2.5倍;在3 m深度的浅路堑结构中,动车组所受升力为正值,升力和横向力均随横风风速增大而增大;而在10 m深度的深路堑结构中,动车组所受升力为负值,升力随横风风速增大而增大,横向力随风速增大而减小;分析车速对气动力的影响:在浅路堑结构中,除阻力外,列车车速对其他气动力影响较小;在深路堑中,动车组气动力大小均随车速增大而增大,在相同风速条件下,当风速高于15 m/s时,车速每增大50 km/h,横向力和倾覆力矩增大约50%.     

驾驶技术、驾驶速度与公路行车安全分析

试论驾驶技术和驾驶速度在车辆行车中对车辆行车安全的分析,从它们的不同方面论述对行车安全的影响,以期认识到驾驶员培训工作、驾驶员良好习惯的养成、驾驶员道德修养等的重要性;使驾驶员在取得了驾驶资格后,充分了解驾驶技术对保证安全行车所起的基础保证;并在今后的驾驶中如何养成良好的驾驶作风和良好的驾驶习惯,认识到合理控制车速是安全驾驶的重要保证,合理运用车速对保证运输企业生产成本的相互影响;从而为减少事故,提高运输效率,确保社会和谐做出我们应有的贡献。     

机动车超速行车危害及防治措施

高速公路的迅速发展以及汽车技术的不断改进,使车辆能够适应快速运输的要求,并带来巨大的社会效益和经济效益。介绍超速行车危害,驾驶员超速行车原因,机动车超速行驶引发事故原因及机动车超速行驶的防治。提出在保证交通安全前提下,既确保较高运输效率,又不降低道路通行能力,驾驶员依据不同车型在良好道路上以经济车速行驶比较合理。     

隧道群连接段临界安全行车速度研究

在考虑隧道群行车安全的基础上,提出隧道群定义。根据安全行车间距模型提出了停车视距下和跟车状态下的安全行车速度计算公式。分析了隧道群路段摩擦系数、行车速度、反应时间等安全影响要素,给出不同天气、路面条件下各要素的取值,通过理论计算得出了隧道群连接段不同条件安全速度取值,得出不同速度下隧道群连接段的最大安全流量,为隧道群连接段的运营和安全管理提供依据。     

横风对双层集装箱平车运行稳定性的影响

采用流场数值模拟计算方法，计算了横风作用时的垂向气动升力系数、气动横向力系数和侧滚力矩系数，得出各系数与车辆速度和风速之间的变化关系。从动力学角度，根据力矩平衡原理推导了横风作用时车辆稳定性计算关系式，根据车辆运行的实际情况得出双层集装箱平车在不同装载情况下的临界倾覆风速和风速之间的关系，并分析了垂向气动升力、横向气动力和侧滚力矩对车辆倾覆稳定性的影响。结果显示，横风引起的力中气动横向力占主导作用；空车比重车的临界倾覆风速低；重车比空车的临界运行车速低。     

夜间不同车速下驾驶员动态距离知觉的研究

采用CTM-4型汽车拖拉机综合测试仪对夜间环境下驾驶员辨识距离和车速进行行车试验测试．并运用交通心理学理论进行分析发现：辨识距离与车速呈二次曲线关系;车速超过40km／h时,曲线开始出现拐点,产生“运动效应”;远光灯照明产生的反射眩光使不同距离组驾驶员辨识距离误差值随车速的变化其趋势存在差异。