青藏铁路临界翻车风速研究

分析了青藏铁路沿线不同季节大风平均风速、最大风速和超过8级风天数。由于空气密度随海拔上升而减小,大风对铁路运输安全的影响与低海拔地区差异较大。笔者利用车辆动力学原理建立了列车的临界翻车风速模型,研究了高寒铁路不同海拔地区和冻土地区的临界翻车风速。研究结果表明:青藏高寒铁路临界翻车风速随海拔升高而增大,而随冻土路基病害出现而降低的规律。参考英、日等国大风标准,结合青藏高原的特点,根据危险翻车风速和临界翻车风速,首次提出青藏高原铁路海拔4000m地区安全行车标准。

青藏铁路大风天气运输组织方法

青藏高原大风天气多,空气密度小,大风对铁路运输安全的影响与低海拔地区差异较大。利用车辆动力学原理建立列车临界翻车风速模型,分别计算青藏铁路海拔3 000 m和4 000 m冻土和非冻土地区的临界翻车风速和危险翻车风速,以及给定风速条件下车辆限制速度。计算结果表明,青藏铁路临界翻车风速随海拔升高而增大,随冻土路基病害出现而降低。参考英、日等国大风标准,结合青藏铁路的特点,根据危险翻车风速和临界翻车风速,初步提出青藏铁路海拔4 000 m地区安全行车标准及特定运行条件、冻土地区线路出现病害情况下的安全行车标准及特定运行条件。提出列车限速运行、增加车辆载重、提高列车编组水平、提高司机操作水平、改善棚车顶部外形、加强货运检查、注意车辆防溜和风沙地区线路检查等大风天气运输组织措施。

风环境下行驶于大跨度桥梁上的车辆安全评价及影响因素研究

建立了风环境下行驶于振荡桥梁上的车辆受到侧向突发阵风时的车辆安全性分析方法。定义了包括侧翻、侧滑和偏转在内的三种风致车辆事故。在综合考虑路面粗糙度、车辆悬挂系统以及车轮相对于桥面侧向相对滑动的基础上,提出了能够考虑桥梁的静风响应、抖振响应、汽车—桥梁耦合振动、系统的时变特性以及结构几何非线性和气动荷载非线性影响的风—汽车—桥梁系统空间耦合分析模型,编制了相应的分析程序。以杭州湾跨海大桥为工程实例,运用所编制的程序研究了路面粗糙度、风速以及干、湿、雪、冰路面状况对行驶于桥梁上的车辆安全性的影响,给出了典型车辆在桥梁上发生事故的临界风速,并与车辆行驶于路面上的相应值进行了对比;对比表明:振荡的桥梁会降低车辆发生事故的临界风速。

考虑车桥间气动干扰的桥上车辆行驶安全性分析

为了研究车桥间气动干扰对桥上车辆行驶的影响,以重庆太洪长江大桥为研究背景,针对厢式货车和小轿车2种车型,对强风作用下车桥的动力响应和车辆的行车安全性进行了分析.首先基于风-车-桥耦合整体分析系统,分别获得考虑与不考虑车桥间气动干扰两种情况下车辆的竖向、俯仰、侧倾加速度响应以及桥梁侧向加速度响应,将获得的加速度响应导入MATLAB所编制的局部事故分析程序中,获得车辆侧滑位移和每个车轮反力比,根据行车事故判定准则,判断车辆是否发生事故;然后通过逐级增加车速和风速,得到了2种车型在不同车速下的临界风速.研究结果表明:考虑车桥间气动干扰对车辆动力响应影响较大,从而对桥上车辆行驶安全性影响显著,不考虑车桥间气动干扰的行车安全性分析结果偏保守,此外,考虑车桥间气动干扰还影响车辆在桥上行驶时发生的事故类型.研究结果为强风气象条件下大跨度桥梁的运营安全和科学管理提供了合理的理论参考和数据支撑.

侧风干扰下半挂汽车列车行驶稳定性仿真

为研究半挂汽车列车的行驶稳定性受侧风干扰的影响,采用TruckSim软件,建立其动力学模型和侧风模型。在不同风向、不同风速以及不同车速条件下,仿真分析整车在阶跃转向输入下侧倾角、横摆角速度和牵引销转角等的响应;得到了稳定行驶的风速及车速的临界值。侧风风速超过临界值,挂车首先发生侧翻;车速超过临界值,整车进入严重折叠甩尾和侧翻等不稳定状态。仿真结果表明:对阶跃转向工况行驶的半挂汽车列车而言,逆向侧风比顺向侧风的影响更大,加剧了半挂车的侧倾。该结果可对半挂车侧向风稳定性提供参考和借鉴。

风-汽车-桥梁系统耦合振动及行车安全性分析

强风不仅是长大桥梁设计的控制性因素,而且直接影响到桥上车辆的运行安全。将自然风、公路车辆、桥梁作为一个统一的相互作用系统,在风-汽车-桥梁系统耦合振动分析的基础上,针对车辆侧倾事故和侧滑事故的评判准则,采用概率统计方法提高了风致车辆事故分析的可靠性。结合工程实例对强风作用下桥梁的动力响应和车辆的运行安全性进行了分析。计算得到了给定的车速条件下厢式货车的侧倾临界风速及干、湿、雪、冰四种路况情况下的侧滑临界风速,提出了适用于交通安全策略管理的强风天气条件下桥上车辆限速标准。

考虑桥面风场等效气动效应的行车安全性分析

侧风作用下桥上通行车辆容易遭受行车安全问题。通过节段模型风洞试验,测试了主梁行车道位置上方一定高度范围内风场分布特性。基于车辆气动力和力矩等效的方法,采用等效风速和比例系数来考虑桥面气动绕流对车辆气动力特性的影响。在风-汽车-桥耦合振动研究的基础上,采用无量纲的侧倾和侧滑安全因子评价车辆的行车安全性,分析了风速和车速对不同类型车辆行车安全性的影响。结果表明:车辆的行车安全性随着风速和车速的增大而逐渐降低;桥面风场等效气动效应会降低集装箱车和旅行巴士的行车安全性,集装箱车RSF和SSF最大相对误差分别高达28.0%和184.3%。