高速铁路站台列车风特性与人员安全性分析

采用数值模拟方法,对一CRH2型列车在高速铁路隧道以时速200 km运行时的环境进行了模拟,当列车经过站台时,对站台上的列车风的变化过程进行了分析,讨论了站台上列车风的分布特性,并确定了站台人员的安全避让距离.结果表明:紧贴列车壁的边界层风速梯度很大;列车尾部为风速最不利位置;为确保人员的安全,必要时应采取保护措施.     

列车运行速度变化影响其气动特性的数值模拟

在现代高铁建设中,高架桥结构被大量采用,研究强横风下行驶在高架桥上的高速列车气动特性随车速变化,可以为获得列车速度限值,保障高速列车安全运行提供理论参考.采用计算流体力学方法对横向风速度一定时列车运行速度变化对高速列车气动特性影响进行了数值分析,通过合理划分网格、选取合适的湍流模型、设置正确的边界条件来提高数值计算精度.模拟结果表明:整车受到负升力作用,随列车速度的增加,总的升力逐渐减少,而整车的侧翻力矩逐渐增加;对于头、尾车,主要通过改变形状来减小压差阻力;对于中间车,主要通过提高车体表面光洁度,减小摩擦阻力.     

桥建合一式高架站的振动特性分析

为研究桥建合一式大跨度高架站振动特性,采用现场监测试验方法获取列车正常进、出站及匀速调度过站下高架车站的振动响应结果,结合数值模拟方法对比验证与分析了桥建合一式高架车站的振动特性。结果表明：在列车正常进、出站与匀速调度过站条件下,数值模拟与现场实测的结果基本相近且规律一致。列车正常进、出站时,轨道层测点的振动响应最大,为630～1 221 mm/s²,站厅层次之,站台层最小;列车匀速调度过站(10～90 km/h)时,各测点振动响应随调度速度增加呈波动上升趋势,轨道层测点的振动响应最大,加速度峰值从227 mm/s²增至1 805 mm/s²,站台层和站厅层相近,从116 mm/s²增至960 mm/s²,且在列车速度为70～90 km/h时出现明显的加速度局部峰值。当轨道梁振动传递到站台层、站厅层时,响应频率的高频段振动衰减较低频段振动快,轨道层振动响应优势频率为25～60 Hz,较站台层和站厅层高。     

冷却阻尼风喷口高度对地铁活塞风控制效果影响

目的利用冷却阻尼风控制列车进站带来的活塞风,减少活塞风对站台层热环境的影响.方法采用计算流体动力学数值模拟的方法,以站台0.5 m和1.7 m高处的平面作为分析面,模拟冷却阻尼风喷口安装高度为5.4 m和4.9 m垂直射流对活塞风的控制效果.结果得到两种工况下,站台温度分布图及截面上点的速度变化曲线,以及列车进站过程中进入站台的活塞风量.结论降低冷却阻尼风喷口高度,在一定程度上改善了对活塞风的控制,降低了地铁车站总的空调冷负荷.     

高速列车过双线隧道气动效应及列车风特性

为加深对隧道内气动效应和列车风特性的认识,采用RNG κ-ε湍流模型模拟高速列车偏心通过隧道全过程,应用滑移网格技术模拟列车高速运动,对列车通过时隧道内的气动效应及列车风进行研究。通过将数值计算结果与现场试验结果进行对比,验证了数值方法的准确性。研究表明:隧道入口处气动压力变化规律与隧道内有很大差别;列车两侧对称测点的最大正压值及峰-峰压力变化幅值分别相差13.1%和7.3%,近隧道侧列车风纵向速度分量与合速度最大值分别为远隧道侧的2.1倍和1.9倍,列车偏心通过对列车周围气动压力影响不大,而对列车风影响非常显著;列车表面边界层对列车风纵向分量影响显著,对横向速度分量和垂向速度分量几乎无影响;隧道内列车后方产生交替出现的复杂尾涡结构,与明线时差别很大;隧道内列车风风速衰减较慢,持续时间更久。     

雅万高铁：中国高铁全方位整体走出去“第一单”

<正>印度尼西亚当地时间2023年6月22日，一列动车组列车行驶在雅万高铁线路上，雅万高铁联调联试正在进行，进行综合检测的列车运行时速首次达到350公里，标志着雅万高铁已达到设计速度标准，实现了联调联试阶段性任务目标。雅万高铁，连接印度尼西亚首都雅加达和第四大城市万隆，     

地铁岛式站台通风空调系统实验与模拟研究

对天津地铁改扩建之后双层岛式站台下瓦房站进行了现场实测,并利用实测的边界条件对该站站台公共区通风空调系统气流组织进行了数值模拟与分析,得出现有气流组织方案已具有较好的空调效果。数值模拟软件CFD可用于地铁环控实际工程设计。本文同时给出了整个车站气流分布图,出入口及站厅与站台1.65m高度处温度场、速度场分布。     

地铁站厅至站台楼梯口风速对火灾烟气运动的影响

地铁车站站台发生火灾,连接站厅与站台的楼梯口保持一定风速,可阻挡烟气向站厅蔓延并为人员疏散提供诱导气流.为研究楼梯口风速对车站火灾烟气运动的影响,试验对不同排烟模式下楼梯口风速进行测量,建立数值计算模型进行模拟.结果表明:火灾场景下楼梯口风速大于无火源场景下风速,因此常规楼梯口风速校核设计方法由于没考虑真实火灾情况下各种因素的复杂作用,需进一步改进;楼梯口附近起火,烟气易从挡烟垂壁溢出向站厅层蔓延,站台火灾时站厅层为送风状态,存在溢出烟气时站厅层烟浓度可增至大于站台层;站台公共区着火,增开隧道风机,能够增加楼梯口风速,但由于对流场的扰动,破坏了烟气分层,使烟气充填区域增大,因此,防排烟系统设计中科学组织烟气流动、合理控制烟气运动路径与控制排烟量同等重要.     

声屏障高度影响列车气动特性的数值研究

基于计算流体力学方法,对双线高架桥声屏障高度影响高速列车空气动力特性进行数值研究,将声屏障分为6种不同高度,且分析时基于以下工况：不考虑横向风情况,列车运行时速为200 km.通过对列车所受气动力分析发现,中间车的气动六分力系数以及头、尾车阻力系数对声屏障高度变化均不敏感;声屏障高度只是对头、尾车的升力系数产生影响,且表现出一定的规律性;头车上的负升力随声屏障高度增加而缓慢增加,而对于尾车,随着声屏障高度增加,其正升力先增加,而后逐渐减小.     

地铁岛式站台通风空调系统实验与模拟研究

对天津地铁改扩建之后双层岛式站台下瓦房站进行了现场实测，并利用实测的边界条件对该站站台公共区通风空调系统气流组织进行了数值模拟与分析，得出现有气流组织方案已具有较好的空调效果。数值模拟软件CFD可用于地铁环控实际工程设计。本文同时给出了整个车站气流分布图，出入口及站厅与站台1．65m高度处温度场、速度场分布。     

横风速度对单线高架桥上高速列车气动特性影响

为了节省宝贵的土地资源,高架桥结构在现代高速铁路建设中被大量采用,在高架桥上行驶的高速列车随着合成风向角的变化,其气动特性呈规律性变化,以此采用计算流体力学方法来研究横风速度变化对高速列车气动特性的影响.通过合理划分网格、选取合适的湍流模型、设置正确的边界条件来提高数值计算精度,模拟结果表明：随着横风速度的增加,头、尾车阻力明显增加,头车上的侧翻力矩也明显增加;没有横向风时由于单线高架桥的对称结构,高速列车基本不受侧向力作用.     

Numerical study on the restriction speed of train passing curved rail in cross wind

The results of numerical investigations of aerodynamic forces and moment coefficients of flow passing a simplified train geometry under different wind speeds are summarized. To compute numerically the different coefficients, the three-dimensional Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) equations, combined with the k-ε turbulence model, were solved using finite volume technique. The pres-sure-velocity fields were coupled using the SIMPLE algorithm. At each iteration the pressure correction was obtained by sol...     

高速铁路地下三岔口隧道压力变化数值模拟

为了研究高速铁路地下三岔口隧道内的空气动力学压力场,给出列车穿越地下车站时压力变化的三维黏性流场数值模拟过程.研究结果表明:列车从双线隧道过渡到单线隧道时,双线隧道内同一个测点的最大压力要大于列车从单线隧道过渡到双线隧道时产生的压力;而列车从双线隧道过渡到单线隧道时单线隧道内同一个测点的最大压力要小于列车从单线隧道过渡到双线隧道时产生的压力.其次,在过渡段内,隧道横断面越大,最大压力值越小,且与列车的运行方向无关.当列车会车于过渡段中部时,隧道内压力变化的最大值明显比单线隧道穿越过渡段时的要大很多,但不会达到2倍.     

大跨度双层桁架主梁三分力系数识别

采用风洞试验与计算流体力学（CFD）相结合的方法,对某公铁两用斜拉桥双层桁架主梁在?10°~10°风攻角下的三分力系数进行研究. 利用风洞试验技术测试成桥及施工阶段不同风攻角下主梁的气动力,并识别相应的三分力系数;基于标准k-ε双方程湍流模型建立三维数值计算模型,识别不同风攻角下三分力系数结果,并将其与风洞试验结果对比;结合2种方法研究雷诺数、桥面附属物和公路及铁路交通状况等因素对主梁气动特性的影响. 结果表明低风攻角下雷诺数对主梁气动特性影响较小,可忽略不计,并提出了高风攻角下识别双层桁架三分力系数最低雷诺数的建议值;桥面附属物对主梁阻力系数影响显著,下层桥面附属物有效降低了主梁升力系数;公路车辆对主梁气动系数影响较小,迎风侧列车对主梁阻力系数、升力系数影响显著,背风侧列车对主梁力矩系数影响显著.     

横风对高速动车组直线运行动力学性能的影响

通过建立高速动车组动力学仿真模型,分析了高速动车组在所受气动升力、侧力和倾覆力矩作用下的运行安全性.以某350 km/h动车组为原型,采用动拖动的编组方式,建立了列车动力学模型.动车转向架采用转臂式轴箱定位结构,二系悬挂由空气弹簧与横向减振器、抗蛇行减振器组成.研究常速横风及阵风对动车组各车的影响.仿真结果表明:横向风对脱轨系数、轮重减载率及轮轨横向力均有很大的影响,尤其是轮重减载率,在所计算的工况下,几乎所有的轮重减载率均超出了标准要求,因此在横向阵风的作用下,动车必须限速运行,否则会有脱轨的危险;另外,阵风对动车组的影响要大于常值侧风,并且横风对头车的影响比其他车辆要大很多.     

高速集装箱平车空气动力学仿真研究

通过采用SST k-ω湍流模型对200km/h高速集装箱平车进行外流场分析,得到了集装箱平车表面压力分布、机车和集装箱受到的阻力以及车间流体速度分布,并对机车和集装箱相对高度差对列车空气阻力的影响进行了分析.研究结果表明：高速集装箱平车所受的空气阻力以压差阻力为主,并随着机车与集装箱平车相对高度的减小而增大.     

Energy increment criteria for evaluation of train derailment

The criteria for evaluation of train derailment were studied. The worldwide commonly used evaluation criteria for wheel derailment were summarized and their main problems were pointed out. The mechanism of train derailment was expounded on the basis of system dynamics stability concept. And the energy increment criteria were proposed to evaluate train derailment. By applying the criteria, the calculated results concerning 6 cases of freight train derailment on tangent railway line and 6 cases of freight train derailment on bridge were obtained, which are all in agreement with the practical situation. The safety, comfort and stability results concerning 3 cases of freight train running on bridge were analyzed. In addition, the running speed limits of freight train on the Yanconggou and Donggou bridge in the Beijing-Tonghua railway line of 50 km/h and 60 km/h, respectively, were proposed. And the running speed of freight train on the Nanjing Yangtze River Bridge can reach 70 km/h.     

Prediction of vibrations from underground trains on Beijing metro line 15

The impact of vibrations due to underground trains on Beijing metro line 15 on sensitive equipment in the Institute of Microelectronics of Tsinghua University was discussed to propose a viable solution to mitigate the vibrations. Using the state-of-the-art three-dimensional coupled periodic finite element-boundary element (FE-BE) method, the dynamic track-tunnel-soil interaction model for metro line 15 was used to predict vibrations in the free field at a train speed of 80 km/h. Three types of tracks (direct fixation fasteners, floating slab track and floating ladder track) on the Beijing metro network were considered in the model. For each track, the acceleration response in the free field was obtained. The numerical results show that the influence of vibrations from underground trains on sensitive equipment depends on the track types. At frequencies above 10 Hz, the floating slab track with a natural frequency of 7 Hz can be effective to attenuate the vibrations.     

升力型风力机与升阻型风力机气动性能分析

为深入研究升阻型风力机与升力型风力机的气动性能,基于CFD软件,采用k—wSST湍流模型,利用双滑移网格技术对2者的启动风速和切入风速进行流场计算,研究在低风速下2种风力机的气动性能。结果显示：升阻型风力机具有较大的启动力矩、较小的切人风速以及较小的启动风速;升阻型风力机在低风速下比升力型风力机更容易启动,且在失速之前升阻型风力机的输出功率较大,但在失速之后升阻型风力机输出功率低于升力型风力机。     

山区输电线路跳线风偏状态方程及临界风速研究

为研究山区微地形中的竖向风速对跳线风偏的影响,基于刚性直棒法对导线、跳线及绝缘子串增加竖向风荷载分析,确定跳线处最大风偏位移值作为风偏指标,建立风荷载作用前后跳线静力平衡平面的几何变换关系,提出了考虑竖向风速影响的跳线风偏状态方程。建立半径5 km的地形模型,包含跳线风偏事故地点与微气象站点,采用数值模拟方法将微气象站点风速推演到事故地点风速,获得了考虑微地形影响的跳线风偏闪络事故风速。将事故线路参数及竖向风速代入跳线风偏状态方程,得到跳线风偏临界水平风速,通过与事故风速进行比较验证了跳线风偏状态方程的可靠性。最后根据风偏状态方程分析竖向风速的变化对跳线风偏临界水平风速的影响。结果表明:随着竖向风速的增大,跳线风偏临界水平风速线性减小,当风攻角为20°时临界水平风速可降低16%。考虑竖向风速影响的跳线风偏临界水平风速取值较为安全,建议在山区输电线路跳线设计过程中加以考虑。