隧道类型对驶出隧道高速列车横风效应影响研究

基于横风下高速列车流场的非定常特性,建立横风-隧道-列车数值模型进行计算,研究隧道类型对横风下高速列车驶出过程中气动压力、流场特性和列车气动荷载的影响.结果表明:隧道出口处气动压力受隧道类型影响最为显著,单线隧道列车迎、背风侧气动压力变化幅值比双线隧道气动压力变化幅值分别大15.7%和22.6%;在列车类型、车速和横风条件相同情况下,阻塞比是导致单线隧道气动压力较大的根本原因;列车背风侧分离涡形成位置到头车鼻尖距离相同,但双线隧道列车背风侧流场偏移程度更大;头车与中车周围流场分布规律基本相同,受隧道类型影响较小,而尾车流场分布特性受隧道类型影响较大.尾车气动荷载对隧道类型更加敏感,双线隧道尾车横向力系数、升力系数变化幅值分别比单线隧道大27.3%和7.1%.当高速列车在横风环境中驶出隧道时,建议考虑隧道类型对列车气动性能的影响.

基于车速平稳过渡的高速公路出口限速方案

研究能够满足出口车速平稳过渡的逐级限速方案,对出口区域车辆平稳运行及安全提升有重要意义。利用无人机采集高速公路出口车辆运行参数,分析出口车辆运行特征,考虑驾驶员对相邻限速标志的认知反应,构建了连续限速标志设置间距计算模型,建立了高速公路出口不同级别的限速方案,利用驾驶模拟试验对设计的不同限速方案进行分析及评价。模型的计算结果显示,二级限速方案中,限速值为60-40 km/h的限速标志间距为160 m;三级限速方案中,限速值为80-60-40 km/h的限速标志间距分别为300 m和80 m,限速值为90-60-40 km/h的限速标志间距分别为300 m和85 m;四级限速方案中,限速值为100-80-60-40 km/h的限速标志间距分别为295、160、80 m。利用驾驶模拟器对模型结果进行验证,试验结果表明:随着限速级数增加,车辆离散幅度显著降低,表明逐级限速方案对出口车辆运行速度有明显管控效果;逐级限速方案的平均减速度指标小于1.3 m/s^(2),均在驾驶舒适性阈值内;四级限速方案可使在分流鼻端车速标准差、平均减速度、分流鼻运行速度V85分别控制在5.23 km/h、0.52 m/s^(2)、54 km/h左右,极大满足了车速平稳过渡要求。可见,借助模型定量优化的逐级限速方案可以显著提高出口车速过渡的平稳性和安全性。

高速列车突出隧道过程中横风效应研究

为研究横风效应对突然驶出隧道过程中高速列车气动特性的影响,基于列车流场的三维、可压缩性的非定常特性,建立隧道-列车-横风三维数值模模型,研究横风效应对驶出隧道过程中高速列车流场分布和列车表面压力的影响,揭示列车气动荷载变化机理。通过与动模型试验结果进行对比,验证数值模拟的合理性。研究结果表明:横风下列车驶出隧道过程中流场分布具有显著空间效应,受列车与隧道相互作用影响,隧道出口附近流场具有明显非定常特性;相较于无风情形,横风下列车底部压力变化幅值增大60%,列车迎风面、顶部压力变化幅值分别增大38.1%和28.6%,背风面压力变化幅值差异为4.8%,背风面压力分布受横风影响最小;横风效应导致列车气动特性发生显著变化,气动荷载变化幅值远比无风情形的大,无风时尾车横向力、升力变化幅值最大,横风作用下头车横向力变化幅值最大,倾覆风险最大。

高密度立交出入口车辆纵向运行特性

为明确车辆在高密度互通立交主线入口、出口以及连接段的纵向运行速度特征,在重庆市选取了5座立交为研究对象,开展了47名驾驶员的小客车实车驾驶试验。通过speedbox和mobileye等实验仪器采集的数据,包括车辆运行速度、纵向加速度等,对数据进行处理并按入口、出口及连接段分类提取数据,绘制出对应的速度曲线图,以明确车辆在高密度互通立交出入口以及连接段的纵向运行特性。分析结果表明:入口处速度趋势有两类,平行式入口是上升-平稳,直接式入口是持续上升,平行式入口速度均值高于直接式,平行式入口速度标准差小于直接式;不同类型入口对驾驶人的加速操作选择具有一定影响;平行式入口在纵向加速度均值上较直接式入口低;出口处速度分布整体呈平稳下降趋势,平行式的运行速度均值低于直接式,但速度标准差却更高;出口速度变化特征点受驾驶人在主线出口减速偏好性影响;平行式出口减速度最大值与均值均大于直接式;相邻立交净距较短时,连接段的速度变化较为平缓,并且不同驾驶人的速度幅值比较接近;而常规净距的相邻立交,连接段的速度波动性大且离散。研究成果为高密度互通立交出入口及连接段的安全性评价以及安全改善提供了理论支撑以及基础数据支撑。

400km/h高铁隧道出入口缓冲结构开口率对微压波影响研究

随着高速列车运行时速的提升,车-隧气动效应加剧、微压波超限问题愈发严重。以往研究表明,隧道洞口设置缓冲结构是解决微压波问题的有效手段之一,但是随着隧道长度增加、列车时速提升,仅以入口缓冲结构作为标准的设计方法存在一定局限性。并且国内外的研究重点更多集中在入口缓冲结构,对出口缓冲结构及隧道出入口均设置缓冲结构的设计方法研究相对较少。针对这一问题,利用控制容积法分析出口开口式缓冲结构的关键影响参数。基于LES湍流模型和动网格技术建立三维数值仿真模型,对关键参数的正确性做出验证。分析隧道出入口对称、非对称设置缓冲结构对微压波特性的影响,提出适用于单线和双线隧道的洞口开口式缓冲结构的设计方法。研究结果表明:1)隧道出口缓冲结构开口率是影响出口缓冲结构对微压波压力缓解效率的关键参数,开口率越大,微压波压力最大值越低;2)隧道入口以压力梯度为控制标准设置最优缓冲结构、隧道出口提高缓冲结构开口率的形式,在单线隧道缓冲结构设计中对微压波有更高的缓解率,出口缓冲结构开口率越大,对微压波压力缓解效率越高;3)双线隧道洞口开口式缓冲结构设计时,应当增加其总开口率,同时选择小面积、多个数的开口形式并在隧道出入口对称设置。

基于公交车停靠特征与轨迹分析的港湾车站优化:以青岛市滨海大道公交港湾车站为例

针对公交车进出港湾车站停靠不顺畅,车站几何尺寸设置与公交车运行轨迹不完全相符等问题,通过研究青岛市主干路滨海大道相同规格港湾车站公交车停靠过程,分析港湾车站车辆进出站速度、加速度、轨迹等交通要素变化特性及其相互关系,基于公交车实际进出站轨迹数据构建Gauss轨迹模型,并对港湾车站的几何设计参数进行优化。结果表明:公交车速度在车站的减速段呈现两阶段变化趋势,在加速段呈现单阶段变化;公交车进出站期间的综合加速度平稳变化,纵向加速度由负值变正值,横向加速度基本不变;轨迹模型与实际拟合轨迹相似度达到0.9913;港湾车站进出站过程中的转弯曲线半径大于现行规范中的曲线半径,在准备进出停靠段时的转弯曲线半径小于现行规范中曲线半径,加减速段长度相等。相比于传统车站设计,优化后的车站设计使公交车进站过程更加流畅,可提高公交车进站过程运行效率并节约用地面积。

基于行驶轨迹的道路出入口标线精细化设计

在道路出入口经常发生车辆换道碾压实线的违章事件,严重时还导致交通事故的发生。本文以太原市玉门河南沿岸近西中环出入口为研究对象,测定了该出入口的物理尺寸,收集分析了车辆换道运行数据据,利用Matlab建立了基于车辆运行车速-行驶轨迹的换道轨迹模型,对该出入口的交通标线进行了精细化设计。Matlab、VISSIM仿真表明,考虑运行车速-行驶轨迹的标线设计更符合车辆的实际运行情况,可减少因设计不合理而造成车辆碾压实线的违章现象。研究表明,标线设计要结合道路物理结构、运行车速、车辆行驶轨迹等,具体问题具体分析,方能促进人、车、路的和谐发展。

高速公路互通式立体交叉出入口安全性研究综述

高速公路互通式立交是保障高速公路正常运行的关键节点,而主线出入口是互通立交的重要组成部分,同时也是互通区交通流特性最为复杂的路段。国内外学者对互通式立交的安全性展开了较多研究,并取得了一系列成果,但由于互通式立交出入口的复杂性,相关研究并不系统。为此,以高速公路互通式立交以及高速公路出入口的安全性为主题进行文献分析,得到高速公路互通立交出入口安全性的研究热点,从几何设计指标、安全性评价方法以及运行速度3个方面对研究成果进行梳理与综合评述。研究结果表明:(1)我国现行规范对变速车道长度的考虑因素过于单一,与车辆实际运行中的变速距离需求不吻合;规范中对互通立交分合流端视距的规定,未针对车辆性能、驾驶人对道路交通环境的感知-反应时间进行优化;(2)目前对分合流鼻端的研究主要从二维角度开展,几何设计指标研究重点未聚焦于平纵指标的组合效果;(3)事故统计法、层次分析法以及模糊综合评价法在高速公路安全评价中应用较多,事故统计法可以客观的反映道路安全状态,但依赖于事故统计数据的准确性,层次分析法可以较好的构建安全性评价指标体系,但指标赋权较主观,使得评价结论不稳定,模糊综合评价方法对系统安全水平的准确评价依赖于隶属函数的选择,对研究人员的专业性提出了较高的要求;(4)现行规范的线形协调性、连续性的评价标准以传统方法?v85为基础,该方法假设基础与实际相悖,高估了道路的安全性能,针对不同车型在不同出入口形式的运行速度预测模型有待深入研究。得到针对相关研究的建议与展望如下:(1)变速车道研究可以基于驾驶行为,优先考虑对变速车道上加速度变化趋势进行研究;(2)出入口视距研究应考虑复杂道路条件、视觉刺激下的反应时间,结合不同车型的车辆特性展开研究;在事故统计方法、预测模型基础上,可结合出入口特点进一步优化,并用相对成熟的安全评价方法进行检验;(3)出入口处的运行速度研究可考虑以浮动车辆数据(floating vehicle data,FCD)为主,龙门架及雷达测速数据为辅对车辆实际行驶速度变化过程进行研究。

磁阻发射器结构参数与时序控制分析

为了获得较高的弹丸出口速度,研究了磁阻发射器对弹丸的作用规律,首先通过不同长度弹丸在不同匝数线圈下的速度仿真计算,表明长度一定时弹丸出口速度和动能随线圈匝数增大先增后降,弹丸越长其最大速度对应的线圈匝数越多,匝数相同时弹丸出口动能随着弹丸长度增大而增大;接着在线圈匝数和弹丸直径和长度一定的情况下分析了弹丸出口速度与线圈放电时序、回路电阻的关系,发现放电时序一定时弹丸出口速度随回路电阻增大先增后降,并最终获得了弹丸最大出口速度时的放电时序和回路电阻;最后通过仿真计算与实验结果对比,表明二者吻合较好,验证了弹丸出口速度随放电时序的变化。

出水超空泡的形状与弗劳德数影响的实验研究

潜射导弹/射弹超空泡出水时超空泡与界面的作用机理目前还不完全清楚,而非定常流重力作用下的超空泡形状的描述也需要进一步探讨。为此,进行了水下高速射弹超空泡出水的实验研究,用高速摄影仪拍摄了航行体出水过程中空泡形状变化的图像,测量分析了各种不同头型航行体诱导的空泡尺寸、轮廓和生成溃灭形态的变化规律,并将研究结果与已有的理论公式和半经验公式进行了对比。研究表明,对所研究的工况,Savchenko半经验公式的适用范围可以扩展到空化数小于0.12;此外,实验测得的超空泡归一化长度亦高于考虑弗劳德数影响的Vasin的理论值,文中采用一系数对该公式进行了修正。实验研究还发现,航行体头型对超空泡的尺寸影响较大,超空泡与自由液面接触后,空泡直径有一定程度的增大。

物体高速出水过程中的空化气液两相流流型研究

实验研究超空泡航行体出水时的气液两相流流型.观察到当航行体靠近自由面时,超空泡的崩溃、再产生以及与自由面相互作用等复杂力学过程.对于崩溃超空泡,其尾部由透明变为阴影,可能与尾射流的产生有关;但一般而言,超空泡的崩溃是整体性的.基于FLUENT软件并采用VOF方法,对超空泡出水过程进行数值模拟,数值计算结果与实验结果吻合良好.

基于利用率的机场快速出口位置优化分析

为保证快速出口设置的合理性,从提高机场快速出口利用率的角度对快速出口位置优化进行了系统研究。通过分析飞机着陆滑跑距离的特点,指出影响快速出口位置的主要因素符合正态分布的规律;针对单一机型使用的快速出口,构造了利用率的概念,建立了基于利用率的快速出口位置优化模型;针对多机型共用的快速出口,构造了综合利用率的概念,建立了基于综合利用率的快速出口位置优化模型。在此基础上,针对某典型机型组合,进行了快速出口位置的优化,提出相应的快速出口位置,总结了基于利用率的快速出口位置确定步骤。

驼峰车组溜放的动态出口定速模型研究

从编组站驼峰解体作业中出现的问题出发,在深入分析重载大轴重货车车场内超速连挂和轻载车辆逆向大风条件下溜放不到位这一矛盾问题的基础上,指出其根本原因是驼峰自动化系统的出口定速模型在车组溜放出口定速中单位基本阻力取值不合理,和没有考虑车组溜放时环境条件变化.基于此,提出了单位合阻力的概念,根据车组溜放过程中的能量守恒定律,建立了间隔制动出口动态定速模型.利用模糊逻辑的不确定信息处理能力,兼以神经网络的自学习能力,建立了基于模糊神经网络的目的制动出口定速模型.最后,通过驼峰仿真实验,验证了模型的有效性,为驼峰车组溜放速度控制提供了理论参考.

基于模糊神经网络驼峰溜放速度的控制

提出了一种基于模糊神经网络理论求得动态出口速度的模型,使用改进的误差反向传播学习算法进行学习,具有很好的自学习和自适应能力,能根据列车的溜放实际情况自动调整减速器出口速度。仿真结果表明,模糊神经网络用在驼峰溜放速度控制中有很好的效果。

基于模糊神经网络间隔调速模型的研究

间隔调速控制是驼峰控制的重点,目前普遍使用的间隔调速算法是出口定速法,不能适应车辆行驶的动态过程,容易出现错误导致事故发生。为此,本文提出了一种基于模糊神经网络理论求得动态出口速度的模型,使用改进的误差反向传播学习算法进行学习,具有很好的自学习和自适应能力,能根据列车的溜放实际情况自动调整减速器出口速度。

现有机场改建快速出口的可行性分析

为提高跑道的利用率,对飞行区布局为"目"字形状的机场改建快速出口的问题进行了系统研究.分析了飞机在快速出口中滑行的过程,得出了跑滑间距和中间联络道之间的可用距离为限制"目"字形机场改建快速出口的影响因素.在此基础上,建立了快速出口距离的数学模型,分析了现有机场改建快速出口时沿跑道方向的限制条件,得出了典型飞机在不同机场运行时快速出口角度为30°、45°、60°条件下,飞机滑行速度和跑滑间距及快速出口距离之间的关系曲线.最后应用本文所得的结果对某机场使用两种飞机情况下改建快速出口的可行性及限制条件进行了分析,提出了改建方案.

细长体倾斜出水的实验研究

为了获得细长体倾斜出水空泡生成、发展及溃灭过程,基于高速摄像系统对细长体小倾角倾斜出水过程进行了实验研究。通过对比细长体垂直及倾斜带泡出水过程,分析了倾斜出水过程中体现出的新特征及其影响因素。在此基础上,对不同初始倾角及细长体头型对出水轨迹及姿态的影响规律进行了实验研究:细长体姿态及轨迹变化与其初始倾角并非线性相关,与肩空泡的闭合位置密切相关;细长体头型变钝,其水下运动过程稳定性增加。

基于FNN的驼峰车辆减速器出口速度的计算

减速器出口速度的合理性直接影响着驼峰溜放作业的效率和安全。目前 ,国内外常用的驼峰车辆溜放速度控制模型主要是基于车辆走行阻力的统计特性。但车辆走行阻力是随机、离散的复杂变量 ,难以准确测定 ;而且 ,基于这个统计模型的出口速度计算法比较机械 ,没有自适应能力 ,使得某些溜放环境变化后 ,溜放作业的安全连挂率有所下降 ,安全状况恶化。为此 ,本文基于模糊神经网络 (FNN)理论 ,提出了一种新的计算车辆减速器出口速度的智能控制模型。该模型采用五层的前向神经网络来构造模糊系统 ,以模拟熟练的调速作业员给定出口速度的模糊和自适应策略 ,并在相关的先验知识的基础上 ,使用了改进的误差反向传播学习算法 ,具有自学习和自适应能力。在驼峰溜放环境变化时 ,控制系统能通过自学习 ,自动校正减速器计算出口速度模型 ,改善控制品质 ,使系统保持设计的安全连挂率。

物体出水和入水动力学的实验研究

用射钉枪和一级轻气炮对高速物体（细长体）出入水时的超空泡流动现象进行了实验研究，并用高速摄影仪拍摄了相关流场．研究表明，由气泡组成的超空泡尾部的尾涡呈周期性脱落．在出水过程中，物体的速度总体上是在减小的；但是在出水后，如果水花喷溅到物体尾部，物体会获得一定程度的短暂加速．在入水过程中，物体与空泡壁面的碰撞以及非对称性空泡脱落，会导致水下物体的弹道发生变化．根据实验结果，测量了入水后物体的阻力系数Cd，Ca≈0．7～1．2．

基于运行速度的隧道进出口线形安全性评价

为提高隧道进出口行车安全性,通过对隧道进出口车辆运行速度变化特征及线形过渡的分析,构建反映平纵组合特征的隧道进出口线形综合描述模型;以运行速度差为线形安全性评价指标,提出安全性评价标准;采用数理统计方法,建立线形过渡综合指标与运行速度差的关系模型。结果表明:隧道进出口运行速度差与隧道线形过渡技术指标及前一个断面运行速度均相关。建议在隧道进出口线形设计中,根据设计车速的不同,参考线形过渡技术指标建议值进行安全性评价。