高速铁路全封闭声屏障列车风压特性试验研究

全封闭声屏障作为一种新型声屏障型式已在部分高铁线路上应用,以840 m长全封闭声屏障为研究对象,在其入口、1/8跨、1/4跨、3/8跨、整体跨中位置5个断面处布设风压传感器,测试列车以不同速度级通过及会车时声屏障表面列车风压特性。测试分析结果表明:单列动车组通过全封闭声屏障区段时,列车风压呈"正-负-负-正"交变特性,车尾通过产生的风压峰值小于车头风压峰值;动车组交会通过全封闭声屏障区段时,声屏障侧壁脉动风压值较单列动车组工况增加约30%;全封闭声屏障不同纵深位置处风压分布有一定差异,入口处正压峰值最大,1/4跨处负压峰值最大。

轨道交通全封闭式声屏障列车风压载荷特性分析

基于雷诺平均湍流模型与滑移网格方法,数值模拟了轨道交通车辆通过全封闭式声屏障时声屏障表面风压载荷特性,根据特征波叠加理论计算了声屏障表面脉动风压时程,分析了脉动风压幅值在声屏障内的空间分布特性。结果表明:声屏障同一截面不同测点位置的风压载荷时间变化规律相似,但压力幅值随着测点高度增加而逐渐减小;列车单列通过时,远离运行线路侧声屏障的压力幅值远小于邻近运行线路侧;列车运行速度由80 km/h提高至140 km/h,脉动风压空间分布特性相似,但压力幅值增加约22%;列车会车通过时,声屏障入口与出口端压力波的叠加效应使得声屏障表面压力幅值增大,其中位于远离运行线路侧声屏障压力幅值增加,与邻近运行线路侧声屏障压力幅值接近。

车桥组合状态下列车脉动风压非高斯特性

针对典型高速铁路车-桥系统列车表面风压的非高斯特性,采用基于Hermite级数展开的方法,将高斯变量表示为考虑非高斯变量的Hermite多项式,对列车表面概率密度曲线及峰值因子进行拟合分析。研究表明:基于高斯分布的Davenport峰值因子明显低估了非高斯峰值因子,其概率密度曲线也明显偏离测点实际曲线;基于修正方法的Hermite级数峰值因子法兼顾测点风压的峰度和偏度特性,与观测峰值因子最为接近。

地铁列车活塞风压导致的站台屏蔽门开关故障分析及改进措施

基于地铁列车活塞风压对地铁车站站台屏蔽门开关的影响,通过分析和计算站台屏蔽门门体所需的最大推力,对行车间隔加密后因列车活塞风压增大导致站台屏蔽门开关发生故障的现象进行故障分析,提出了故障处理方案。该方案在西安地铁2号线实施后,站台屏蔽门故障下降了48.6%。

高速列车经过雨棚时的列车风致效应研究

列车风荷载是铁路邻近结构设计和确定相关建筑限界时必须考虑的问题。雨棚是一种典型铁路邻近结构,高速列车经过时雨棚表面受到的列车气动力不可忽视。基于计算流体力学软件Fluent,结合k-ε两方程湍流模型,采用滑移网格技术,对雨棚周围的三维非定常可压缩流场进行数值模拟,分析雨棚表面风压分布规律及雨棚开口宽度、外形对其表面风压的影响。结果表明:高速列车经过时雨棚表面受到瞬时脉冲荷载作用;雨棚开口宽度0~8m时列车风压受到明显影响,随着雨棚开口宽度增加结构表面风压极值逐渐变小,开口宽度对列车风压影响范围为正线两侧10m;雨棚外形对列车风压有明显影响,拱形雨棚表面风压极值最小,雨棚外形对列车风压影响范围为正线两侧10m。

地下高铁站列车气动荷载特性试验研究

地下高铁站作为相对密闭的空间,在列车高速通过时将产生一系列复杂的气动效应,导致车站内附属结构物的风致振动响应。针对某城际铁路地下车站开展了列车气动荷载特性试验研究,在隧道壁、轨旁砌体墙、站台屏蔽门及结构柱表面布设了风压传感器,对采集的列车风压数据进行分析,试验结果表明:当列车由明线进入隧道时,在列车前部形成压缩波,并以声速传播至前方地下车站形成微气压波,车身通过测点位置时产生“正-负-负-正”的列车风压,并在短时间内发生换向;地下车站微气压波极值远小于列车自身携带的列车风压极值,活塞风井可有效降低进站端砌体墙及站台屏蔽门表面的列车风压;车站出站端结构表面的气动荷载明显大于进站端,正线通过的列车在进入地下高铁站站台区域时形成了新的活塞效应。

高速列车气动效应数值模拟参数分析

基于计算流体力学软件Fluent,结合k-ε二方程湍流模型,采用滑移网格技术,对列车周围的三维非定常可压缩流场进行数值模,研究不同参数设置对于数值模拟结果的影响。计算结果表明:求解器采用SIMPLEC算法,空间离散格式采用二阶迎风,每时间步最大迭代次数采用20次,时间步大小采用0.005s可以在节省计算时间的前提下提高数值模拟精度。为今后进一步数值模拟研究高速列车气动效应问题提供基础和依据。