时速120 km地铁快线空气动力学试验研究

为探明设计时速120 km快速地铁列车在多区段桥隧衔接线路运行时的气动效应和气密性能,采用实车试验的方法,在武汉某多区段桥隧衔接地铁快线对某4车编组的新研A型密封性地铁列车开展空气动力学测试。实验测试系统采用LL-250-15A型Kulite压力传感器,通过测量列车外部和内部的瞬态压力变化,分析全线路车外压力波动特性,对比沿列车长度方向不同测点位置的压力变化幅值,并分析不同空调状态下的车内压力舒适性。经过3次实验测试分析,该实验的结果具有可重复性。研究结果表明:全线路运行时,列车在隧道段内加减速导致车外压力变化幅值明显大于高架段,气动效应最恶劣的位置为地下段人防门变截面处,列车上行通过该处时车外任意3 s内压力变化幅值为1 071 Pa,下行通过该处时车外任意3 s内压力变化幅值为905 Pa;相对于下行线全线路,上行线车外任意3 s内压力变化幅值大18.3%;列车正线运营时压力波保护阀会在压力变化剧烈区段进行动作响应,列车上行时,空调开启、压力波保护阀正常启用状态下,车内任意3 s内压力变化幅值相对于压力波保护阀打开未启用时减少了16%,下行时,减少了28%,空调压力波保护阀能够有效降低车外压力波动对车内气压变化的影响。本文研究成果可为快速地铁线路设计、地铁列车运营及地铁气密性优化提供参考依据。

城市快速轨道交通压力波及列车气密性措施分析

针对快速轨道交通列车在隧道内气动压力变化较快造成的舒适度降低问题,对隧道内径尺寸、泄压方案对车内压力的影响进行研究。首先根据相关规范选定压力舒适度标准,建立包含列车模型、隧道模型及隧道口泄压措施的有限元模型,然后分别对不同隧道内径、不同气密指数条件下列车内外压力的变化进行研究,最后对隧道入口设置缓冲方案对车内压力的影响进行分析。研究结果表明:当隧道内径由6.0 m增加为6.1 m时,车内压力变化最大值约降低4.2%,继续增大隧道直径对减小车内外压力变化值作用有限;当气密指数≤6s时,每增加1 s,车内压力变化最大值约减小15%~25%;隧道洞口设置全封闭声屏障作为缓压结构时,车内压力变化最大值可降低约40%~50%;为提高整车气密性,可采取提高司机室/客室车门密封性、在新风口和废排风口设置启动压力保护阀以及提高车身及贯通道密封性等措施。

250 km/h动车组气动载荷及动态气密特征的实车试验

为了对长期运行的现役列车车体疲劳及静强度提供载荷边界输入条件,并加强对车体气动载荷特性和车内压力舒适性的长期运用评估,采用实车试验的方法得到CRH5A型动车组线路气动载荷和频率特征及不同隧道运行工况下车内外压力波动和车内压力舒适性特征,结合实测数据和所提出的动态气密指数分析方法,计算整车动态气密指数。研究结果表明:在京沈客专沈阳—朝阳试验段,车体绝对气动压差变化范围为−2.53~0.71 kPa;车体外两侧压力无明显主频;间隔1 s和3 s的车内压力变化量最大值分别为294 Pa和383 Pa,尾车的车内压力波动最剧烈。列车通过黑山隧道、下窝堡隧道、扣莫明洞隧道、三棱山隧道4个典型长度隧道的整车动态气密性指数计算结果分别为10.46、12.13、11.06和14.40 s,对于同一列车而言,列车的动态气密指数未因所通过隧道长度的不同而有较明显的离散特征。

城市电力隧道电缆管孔密闭性检测装置研制及试验应用

文章根据气体直压法测试原理,结合电缆管孔自身结构特点,设计开发出一套适用于电缆管孔密闭性检测的装置,该装置具有易操作、方便携带和可视化的特点。在其测试过程中,通过采用自检模式、气泡模式和检测模式,可以有效地实现对电缆管孔密闭性的准确检测。同时,本研究还以某城市110千伏电力隧道的电缆管孔为例,通过对工程现场电缆管孔的试验测试,分析出电缆管孔1~#和2~#存在泄漏风险,有效验证了该密闭检测装置的适用性和可行性,可为今后类似工程的开展提供一定的技术参考。

高速列车气密性问题研究进展及建议

随着列车运行速度的提高,车体表面及车内空气压力波动愈发剧烈,而列车通过隧道时,空气压力波动更为突出。车体表面产生剧烈的瞬变压力传到车厢内,会引起司乘人员耳感不适等问题;因此,对于高速列车气密性问题的研究显得尤为重要。本文回顾了国内外有关高速列车气密性的研究现状,介绍了高速列车气密性及舒适性相关标准,高速列车气密性评价标准的相关理论,分析了气密性实车试验相关研究。为深入研究高速列车气密性问题,需要针对典型线路、不同车型、不同修理等级前后的动态气密性开展实车试验,完善气密性实车试验测试技术,探究不同车内压力保护装置下的车体气密性,进一步为我国舒适性标准的制定提供数据支撑。

高速模式下地铁隧道空气动力学效应断面优化分析

采用三维数值模拟方法和动网格技术对地铁列车以高速通过不同断面地铁隧道时的空气动力学效应进行了分析,得到了车体表面的压力变化情况,由车外压力换算得到了车内压力。参考美国地铁压力舒适度标准选取了最优断面;针对单体隧道和普通区间隧道2种情况,给出了时速100-140km/h时不同动态密封指数下,B型和A型地铁列车的隧道空气动力学效应断面优化取值,可供城市高速地铁隧道设计参考。

高速列车隧道压力波模拟系统仿真控制研究

高速列车在隧道中运行、交会时,车体表面将形成复杂的膨胀波和压缩波,引起车体变形,影响行车安全。车外压力波通过车体传入车内引起车内空气压力的波动,影响乘车舒适度。使用实测的隧道压力波为期望波形,采用AMESIM与Matlab构建联合仿真的模式来设计高速列车隧道压力波模拟控制系统。针对模拟系统大容量、大滞后及强非线性特点,采用迭代学习控制算法来实现隧道压力波的重建。仿真验证表明:迭代学习控制算法的控制误差比常规算法小,控制效果较理想。

基于车内瞬变压力变化的400 km/h高速铁路隧道净空面积探讨

为推进中国高速铁路隧道技术标准深化研究,开展400 km/h隧道结构设计参数的研究工作,而隧道净空面积为其中的一项重要内容。为尝试从列车内部瞬变压力角度得到400 km/h高速铁路隧道净空面积,建立基于舒适度标准的高速铁路隧道净空面积确定方法,以控制工况为基础,通过计算和分析,从列车密封性能方面讨论维持现有隧道净空断面的可能性,并研究提出400 km/h隧道净空断面建议值。主要结论有:1)现有350 km/h单线隧道以400 km/h运营时,列车动态密封指数最低为22 s,车内瞬变压力超标的可能性较大;2)400 km/h单、双线隧道净空面积建议值分别为85 m^2和100 m^2,对应的列车动态密封指数最低为18 s,更加符合现有标准对列车密封性能的要求,车内瞬变压力超标的可能性大幅降低;3)提出的400 km/h高速铁路隧道净空面积建议值和对应的密封性能要求可为有关标准、规范的制订提供参考。

泥浆粗粒材料对泥水盾构泥膜闭气时间的影响

通过自制仪器,对添加有不同含量粗粒材料的泥浆进行成膜闭气试验,分析泥浆中粗粒含量对泥膜闭气时间的影响,以揭示含粗粒材料泥膜的闭气机理并根据不同含量粗粒材料泥浆成膜效果和闭气性能的差异分析;研究粗粒材料、地层和泥浆颗粒形成的网架结构对泥膜闭气性的影响,以确定提高泥膜闭气性能的粗粒材料合理添加量。结果表明,添加的轻质砂能有效加快泥膜形成及增强泥膜的闭气性能,当泥浆中轻质砂添加量大于1.8g/L时,泥膜的闭气时间有较大的提升,但当添加量达到3g/L时,增加轻质砂添加量对泥膜闭气时间提升效果下降。

基于气液热交换器的密闭机柜热设计

为提高机柜的电磁兼容性并为设备提供良好的使用环境,文中设计了一种基于气液热交换器的二次换热型密闭机柜。首先根据机柜内设备的热耗及使用环境要求,计算散热风量;然后基于机柜及组合插箱的结构形式,设计散热风道。气液热交换器置于机柜底部,前部供风,后部回风。组合插箱后部装有风扇,前部进风,后部出风。冷风从气液热交换器供给各组合插箱,带走热量后由气液热交换器回收并与外部液冷设备进行热交换,从而在机柜内形成与外部环境隔离的散热风道。最后通过ANSYS Icepak软件对机柜进行热仿真和热测试。结果表明:在进出风口温差约为10℃时,该密闭机柜具备2 kW的散热能力,满足设计指标要求;机柜内部风道设计合理,未出现回流、短路现象。测试结果和仿真结果对比表明,仿真误差在5%以内,仿真准确度较高,可为后续设计提供参考。

气密性混凝土在松卜岭高瓦斯隧道衬砌中的应用

松卜岭隧道穿越煤岩层,为高瓦斯隧道。为保证隧道的运行安全,在隧道瓦斯设防段须采用气密性混凝土对坑道进行全断面封闭式复合衬砌。通过对隧道穿越的地质环境条件、设计标准、气密性混凝土材料以及合理配合比的选择分析,采用室内试件测定方法对混凝土试件的透气量进行测定,计算得出透气系数。对不同衬砌形式的混凝土的气密性进行了评价,结果表明:气密性混凝土在隧道衬砌中具有明显的抗气性。不仅能在瓦斯隧道衬砌中应用,也可应用于其他有较高防潮、防渗要求的工程中。

更高速度下京沪高铁列车整车时间常数动态气密性阈值初探

高速列车通过隧道产生的压力波带来了司乘人员的耳感舒适性问题。随着运行速度的提升,耳感舒适度问题日益严重。文中以京沪高速铁路隧道参数为研究背景,基于一维可压缩非定常不等熵流动模型的特征线计算方法,采用时间常数模型,结合国内舒适度标准和UIC标准,研究400km/h列车头尾车和中间车的整车时间常数动态气密性阈值的变化特性,并分析了隧道长度、列车速度和编组等参数对整车时间常数动态气密阈值的影响规律;研究结果表明:列车速度、隧道长度和动态时间常数气密值密切相关;单列车以400km/h通过隧道且满足国内800Pa/3s标准时,高速列车头尾车时间常数动态气密阈值应大于12s,中间车时间常数动态气密阈值应大于11s;满足UIC标准时,头尾车时间常数动态气密阈值大于24s,中间车时间常数动态气密阈值大于20s;两列车交会且满足国内800Pa/3s标准时,高速列车头尾车时间常数动态气密值应大于23s,中间车时间常数动态气密阈值大于22s;满足UIC标准时,头尾车时间常数动态气密阈值大于45s,中间车时间常数动态气密阈值大于42s。

基于带式输送机的运输巷快速密闭装置

提出了一种基于带式输送机的运输巷道密闭装置。运用平面和弧形结构力学性能原理、机械制造过程中密封特性,结合典型带式输送机运输巷道特点,设计了抗压密闭装置的结构型式、密闭锁紧方式;考虑运转中的带式输送机特性,采用上下闭合的方式压紧传输胶带,及时达到密封、密闭的效果。介绍了密闭装置的整体结构和关键技术。

气密性混凝土在瓦斯隧道中的应用

通过介绍气密性混凝土的工作机理、配合比的设计和选定、抗渗系数的测定和计算 ,阐述了它在瓦斯隧道二次模筑衬砌中的应用。

综合管廊用气密性混凝土的制备及应用研究

为避免综合管廊燃气泄漏造成的安全隐患,制备了气密性能符合要求的气密性混凝土,研究了胶凝材料用量、水胶比、砂率、矿物掺合料以及外加组分对综合管廊用气密性混凝土性能的影响。根据试验结果,成功制备了工作性良好的C40气密性混凝土,其透气系数达到4.72×10-12 cm/s,并成功应用于实际工程。

瓦斯隧道气密性混凝土性能研究

为研究胶凝材料体系和气密剂掺量对气密性混凝土性能影响,通过调整胶凝材料二元体系的组成、比例以及气密剂掺量制备了C30气密性混凝土,研究了胶凝材料体系和气密剂掺量对C30气密性混凝土新拌性能(含气量和工作性能)、力学性能(抗压强度和抗折强度)、耐久性能(抗氯离子渗透性能和抗渗等级)和透气性能(透气系数)影响。结果表明,增加胶凝材料体系中粉煤灰用量可减少新拌混凝土含气量,同时提升混凝土坍落度、抗压和抗折强度、56d电通量、透气系数等指标;气密剂在合理掺量范围内可改善混凝土抗渗性能,为保证C30气密性混凝土同时具备良好的力学性能和抗渗性能,建议水泥和粉煤灰二元体系中比例为280∶100,而气密剂掺量不小于6.05%。随气密剂掺量增加,C30气密性混凝土透气性能增加,且气密剂的最佳掺量为6.58%。

不同编组位置车辆动态密封指数试验研究

随着运行速度的提升,高速动车组受到的外部激扰愈发剧烈。尤其是动车组通过隧道和在隧道内交会时,车厢外部产生剧烈的瞬变压力,传入车厢内部会引起内部压力的明显变化,从而导致司乘人员产生耳闷、耳鸣、耳痛甚至耳膜破裂等耳感不适和医学安全健康问题。为减缓或消除耳感不适等问题,需研究高速列车运行过程中的气密性能对车内气压波动和乘客乘坐舒适度的影响关系。采用线路实车试验测试方法,测试动车组通过不同长度隧道时不同车厢内外压力的变化情况。同时基于车厢内外压力传递差分模型和动态时间规整算法,确定动车组通过不同隧道时不同车厢的动态密封指数。在此基础上进一步探究高速列车不同车厢编组位置对车厢动态密封指数的影响规律。研究结果表明:列车车厢的动态密封指数不仅随着隧道长度的变化表现出明显差异,而且还与列车车厢编组位置分布密切相关,表现为车厢动态密封指数从运行方向的头车向尾车呈现逐渐增加的趋势,并在尾车或者尾车附近动态密封指数达到最大值。采用的动态密封指数计算方法和研究数据为后续其他因素的研究和提高列车气密性方案设计具有一定的参考意义。