列车交会压力波与运行速度的关系

随着列车速度的提高,列车交会时产生的瞬态压力冲击对行车安全、旅客舒适性均产生严重影响。根据多次实车试验结果和理论分析,将列车交会分为列车静止交会、等速交会和不等速交会3种工况,研究了3种工况的列车交会压力波与运行速度之间的关系,得到一系列回归关系式。研究结果表明:静止列车上的压力波与交会列车运行速度的平方成正比;两列车等速交会时,列车上的压力波幅值与两交会列车的运行速度和相对速度的平方成正比;两列车不等速交会时,高速列车承受的压力波幅值小于与之交会的低速列车所承受的压力波幅值;两列车等速交会时的压力波大于一方列车静止时交会的压力波。

高速列车隧道内交会压力波基本特性数值模拟研究

高速列车隧道内交会压力波变化剧烈,产生较大的气动载荷,可能带来乘客舒适性、车体及部件和洞内固定设备气动疲劳破坏问题,给列车安全运行带来隐患。基于CFD软件,采用三维可压缩非定常湍流流动的模型压力修正算法和任意滑移界面网格技术,本文对高速列车隧道内等速和不等速交会压力波进行数值模拟,分析了列车交会过程中车体外部压力场的变化,较为详细地描述了头头交会、头尾交会及尾尾交会时列车头尾部部位压差的变化过程,分析了等速和不等速交会时车外及洞内压力波的变化特性,初步给出了交会时变速度列车的负压峰值绝对值与车速的拟合关系式。

列车交会压力波三维数值的计算

采用求解三维可压缩非定常 N- S方程的方法 ,对列车交会问题进行数值模拟计算 ,该方法可以用于解决两交会列车外形及运行速度完全不相同的流场数值计算情况。采用分区计算的方法解决同一流场区域内包含两相对运行列车的问题 ;用不断进行数据交换的方法解决列车与列车、列车与流场之间的相对运动问题 ;采用 CAD技术生成网格。同类情况下计算结果与试验结果比较相差小于 10 %。

列车交会压力波的影响因素分析

根据数值模拟计算、实车和风洞试验结果 ,研究了列车交会压力波与相对速度、绝对速度、速度比、线间距、列车外形 (断面形状、流线型头部长细比、头部纵剖面最大轮廓线和俯视图最大轮廓线 )以及列车编组方式等之间的关系。研究结果已在我国流线型车体设计上正式采用 。

广深线第六次提速列车交会压力波实测研究

为支撑全国铁路第六次大提速,在广深线4.0 m线间距下,针对动车组(D字头)及25型提速客车,以不同的速度交会进行了实车试验,测量了列车交会压力波及车内压力变化,得到了列车交会压力波随交会速度变化的规律,评估了动车组与动车组等速交会、动车组与25型提速客车不等速交会的安全性和旅客乘坐的舒适性。结果表明,在4.0m线间距下,动车组以220km/h的速度运行,不影响交会的安全性和旅客乘坐的舒适性,提速方案可行。

时速400km+高速列车交会压力波特性研究

研究目的:为了研究时速400 km+高速列车会车的压力波特性,基于计算流体动力学理论,建立不同车速(400 km/h、450 km/h、500 km/h、550 km/h)和不同线间距(5 m、5.2 m、5.4 m)下高速列车交会的数值计算模型。利用三维、非稳态的k-ε两方程湍流模型和滑移网格原理对高速列车等速交会下的气动效应进行数值模拟,对比分析高速列车在不同条件下交会时的压力波幅值。研究结论:(1)时速400 km+高速列车等速交会时,压力波幅值与会车速度、线间距以及测点位置有关;(2)不同速度和线间距下,高速列车交会时表面压力幅值的变化规律类似;(3)列车运行速度越大、线路线间距越小,交会时产生的压力波幅值越大;(4)压力波幅值与列车交会速度的平方成正比,与线路线间距成线性关系;(5)高速列车会车时,同一截面上监测点的压力变化规律类似,顶部和底部表面的压力波幅值相较于两侧更小,会车侧的压力波幅值相较于非会车侧更大;(6)本研究可为时速400 km+高速列车气动设计提供借鉴和参考。

高速列车交会压力波特性分析

因动车组在高速交会时产生的瞬变交会压力波对车体侧壁变形、列车运行噪声及运行安全性都有不可忽视的影响,该文利用高速列车的实际测试数据,从3方面对高速列车在明线交汇和隧道交汇情况下的压力波进行深入分析:交会压力波的时-频特性,主要参数值及其与车速的关系,交会压力波对车体侧壁振动的激励作用。特别对压力波所产生的冲击响应谱进行深入分析,得到不同阻尼比下的频率响应。该文分析结果为进一步研究瞬变交会压力波对车体侧壁变形的影响、对列车运行噪声的贡献等提供新的参考依据。

高速列车隧道交会压力波特性分析

随着列车运行速度的大幅度提高,列车在隧道高速交会时就形成了瞬变的交会压力波。对车体侧壁而言,瞬变交会压力波是一种瞬态激励,激励频带宽,几乎能激发车体侧壁及相关部件的所有振动模态,并产生较强的空气动力噪声。这种复杂的动力学现象,对车体侧壁变形、列车隧道运行的噪声及运行安全性都有不可忽视的影响。论文从三方面对实测隧道交会压力波的特性进行了深入分析:交会压力波的时-频特性、主要参数值及其与车速的关系、交会压力波对车体侧壁振动的激励作用。论文通过倒频谱分析,得出隧道压力波不是单一线性叠加波,而含乘积性成分。本文为进一步研究瞬变交会压力波对车体侧壁变形的影响和对列车隧道运行噪声的影响,提供了新的依据。

高速列车交会压力波与车速关系的模拟研究

以CRH2型高速列车为例进行交会压力波与车速关系的数值模拟研究。模拟计算中使用的划分网格软件为ICEM CFD,计算流体力学软件为CFdesign,数学计算模型为k-ε湍流方程。依靠动网格技术模拟高速列车的动态交会过程,并利用运算结果分析交会压力波的产生机理及交会压力波与会车速度间的数值关系。

高速列车侧窗在交会压力波作用下的瞬态响应分析

列车在隧道内高速交会时产生的瞬态压力冲击波对车辆侧窗结构会产生十分不利的影响 ,甚至危及行车安全。文章采用国际著名大型非线性有限元分析程序 ANSYS/ L S- DYNA,对我国正在研制的时速 2 70 km高速列车侧窗结构进行非线性瞬态响应分析 。

隧道内时速160公里货运列车交会压力波数值模拟

高速是我国铁路货运列车发展的主要目标之一,货运列车快速通过既有普速线隧道时,会诱发车外压力波动并可能引起车体疲劳破坏等问题.应用一维可压缩非定常不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法,研究了我国新研发的时速160公里货运列车隧道交会压力波的形成机理和沿列车运行方向车外压力的分布特性,分析列车速度和车型对隧道压力波的影响.研究结果表明:两列车隧道中央等速交会时,车外的压力由于受到对向列车的气动作用、以及隧道内压缩波和膨胀波的反复作用,导致车外的压力不断波动;沿着列车运行方向,越接近车尾,车厢外的最大正压值和最大压力峰峰值越小,最大负压值越大.车速越大,压力波动幅度越大.不同车型下,对于头车、中间车和尾车的最大正压值,全侧开式快捷棚车比塞拉式快捷棚车分别大22.05%、12.33%和67.74%;对于最大负压值,其值分别大4.58%、14.56%和13.29%;对于最大压力峰峰值,其值分别大15.40%、13.63%和16.84%.

线间距对交会压力波的影响研究

基于三维、非定常雷诺时均N-S方程和标准k-ε双方程湍流模型,采用滑移网格技术,对高速列车明线交会及隧道内交会时的空气流场进行数值模拟。研究不同线间距对高速列车交会压力波的影响。研究结果表明:明线交会压力波幅值随线间距的减小而增大,线间距从4.6 m变为4.4 m时,交会压力波幅值增大约8.3%;线间距从4.4 m变为4.2 m时,交会压力波幅值增大约8.5%;隧道交会压力波头波幅值随线间距的减小而增大,对非交会时段隧道压力波影响不大,线间距从4.6m变为4.4 m时,车体表面测点交会压力波头波幅值增大5.7%;线间距从4.4 m变为4.2 m时,交会压力波头波幅值增大5.8%;隧道壁面测点压力波幅值增加约2%,且隧道内2车交会,靠近交会位置的测点压力变化要远大于远离交会位置的测点。

线间距对高速列车隧道内交会压力波影响的数值模拟研究

基于三维、非定常、可压缩流动的雷诺平均N-S方程和SST k-ω湍流模型,采用重叠网格技术,研究在250 km/h、350 km/h、400 km/h等速交会下线间距(4.6 m、4.8 m以及5.0 m)对隧道内交会压力波的影响。鉴于交会压力波的危害,从车体压力最值、车体两侧压差、"头尾波"现象三方面来进行阐述。研究结果表明:车体两侧压差时间历程曲线形状和明线交会压力波时间历程曲线形状相似,在通过列车的车头和车尾经过监控点时,压差值分别产生先正后负和先负后正的脉冲波,车尾通过时产生的压差明显比车头经过时低;"头波"幅值大约为"尾波"幅值的两倍;车厢交会侧监控点的最大正压值、最大负压值、最大压力峰峰值、车体两侧压差幅值和"头尾波"幅值均与线间距成负指数关系。

高速铁路线间距对列车交会压力波的影响研究

文章对高速铁路固定设施的线间距与列车交会压力波之间关系理论进行了阐述,并以线间距和列车交会压力波关系为理论依据,实际测试不同线间距下列车交会压力波数据,另外采用仿真计算的方法对典型动车组不同线间距下列车交会压力波进行了计算。根据实测和数值仿真数据分析了线间距对列车交会压力波的影响关系,得出交会压力波与线间距关系拟合曲线。研究表明,交会压力波与线间距近似呈负指数关系。最后分别对250 km/h和350 km/h速度等级线路下列车交会压力波进行了预测分析,在实测数据的基础上获得列车更高速度级下交会压力波变化情况。结果表明,现有线间距满足列车以更高速度运行的交会压力波要求,且有较大的安全裕度。

普通快速列车与动车组明线交会压力波特性分析

普通快速列车和动车组由于运行速度和车型的差异,在交会过程中产生的交会压力波与相同车型和车速的动车组交会压力波存在差异,且会车压力波会给交会的普通快速列车和动车组的舒适性和安全性等造成很大的影响,尤其是普通快速列车在以前少有设计的气密性和气密强度等问题都倘未探明,存在潜在风险。基于三维瞬态、非定常的RNG模型,使用计算流体力学软件FLUENT,对普通快速列车时速为140km与动车组时速为250km明线交会时的气动性能进行数值仿真计算。计算结果表明:普通快速列车和动车组交会侧的测点压力在交会过程中会受到两次较大的压力波峰到波谷(或波谷到波峰)的突变;普通快速列车交会侧表面的压力波幅值最大值发生在与动车组鼻尖等高的机车Ⅰ位端司机室与辅助室过渡处;动车组交会侧表面的压力波幅值最大值发生在与普通快速列车底部等高的头车肩部位置;在会车过程中,普通快速列车较动车组受到更大的气动压力作用的影响。

列车交会压力波对车体和侧窗的影响

列车交会时产生的瞬态压力冲击波对车体钢结构和侧窗均带来不利影响 ,严重时将危及行车安全。文章对瞬变压力冲击载荷作用下的客车车体钢结构及侧窗 ,进行非线性结构瞬态冲击响应分析 ,考核既有线上现有车辆承受列车交会压力波的能力 ,为设计新型车辆和对玻璃性能的要求提供科学依据。

不同空气湿度对列车交会压力波的影响

为研究空气湿度对列车交会压力波的影响,以CRH2高速列车为研究对象,通过采用滑移网格技术,在Fluent里改变空气的特性以模拟不同的空气湿度,求解三维、瞬态、黏性、不可压缩的基本控制方程和标准k-e双方程湍流模型,由此模拟了不同空气湿度和速度下的列车交会情况.研究结果表明:空气湿度与列车交会压力波呈线性关系,但总体上,空气湿度对列车交会压力波没有太大影响.空气湿度从0增加到100%,列车交会压力波的变化幅值不超过3%.本文结果可为低纬度地区高速铁路建设与运营提供理论支撑.

高速列车隧道交会压力波特性

采用基于有限体积方法的计算流体力学软件,建立了列车几何模型和非定常可压缩湍流的三维流动模型,对高速列车隧道内等速和不等速交会的全过程进行了数值模拟。在软件的任意滑移界面动网格技术中嵌入了列车光滑启动方法,研究了列车交会过程中隧道断面的压力波动、流速变化和压力波的形成过程。研究结果表明:基于三维流动模型的计算结果能够清晰地展示高速列车隧道内交会时的压力场与速度场变化情况,同一隧道横截面上各点的压力波动趋势与断面压力均值的波动趋势虽然一致,但不同测点的压力差异较大,最大可达53.5%;等速交会时隧道中央的交会压力变化幅值最大,负压峰值达到约-7kPa;不等速交会时高速列车车体正压峰值与负压峰值均随低速列车速度的减小而减小,而低速列车比高速列车的正压峰值大约1.5kPa;两列车鼻尖交会处的隧道断面压力波负压峰值与低速列车速度的二次方近似成正比。

CRH2型动车组列车交会空气压力波试验分析

阐述胶济线CRH2型动车组列车交会空气压力波实车测试情况,对测试结果进行详细分析,并将实车试验结果与数值模拟计算结果进行比较。研究结果表明:250 km/h等速交会情况下,实车试验测得的车体表面交会压力波最大幅值为1 195 Pa,在铁路线间距为4.4 m的条件下不会对列车运行安全产生影响;车厢内最大压力变化幅值为19 Pa,仅为车体表面压力变化幅值的1.6%,车厢内产生的压力变化幅值不会对乘客舒适性产生影响;在4.4 m线间距情况下,被测试的CHR2型动车组上的交会压力波幅值近似与同型号等速交会动车组运行速度的平方成正比;数值计算与实车试验得到的规律基本吻合,计算与试验结果相差5.15%,数值计算结果可信。

中低速磁浮列车隧道交会时车内外压力波特征探析

磁浮列车在隧道内交会相比于单列车在隧道内运行会产生更大的压力波动,瞬态压力在变化的同时由车外向车内传递,车内外压力波动可能影响司乘人员舒适性并导致车体气动疲劳损伤。文章基于国内磁浮列车相关技术参数,采用一维可压缩不等熵流动模型的广义黎曼变量特征线法研究了磁浮列车隧道内等速交会时的车内外压力波,确定了在隧道内交会的最不利位置。研究结果表明,在隧道中央等速交会时,车内外压力波动最剧烈。