空气压力对高速列车车体横向偏移的影响研究
  • 【DOI】

    10.7666/d.Y2318787

  • 【摘要】

    随着列车运行速度的提高,与之相关的空气动力学问题显得越来越突出,其中列车交会压力波和线路环境中的横风作用成为影响列车安全运行的主要影响因素。侧向力、侧向力矩成为空气荷载作用于高速列车上的主要动力响应,通过对横风荷载和交会压力波等气动力对列车横向振动特性的研究,确定其影响规律,对保证高速列车快速、安全运行有着十分显著的意义,同时,提出高速列车动态包络线优化的合理建议。
       本文以CRH3型... 展开>>
    随着列车运行速度的提高,与之相关的空气动力学问题显得越来越突出,其中列车交会压力波和线路环境中的横风作用成为影响列车安全运行的主要影响因素。侧向力、侧向力矩成为空气荷载作用于高速列车上的主要动力响应,通过对横风荷载和交会压力波等气动力对列车横向振动特性的研究,确定其影响规律,对保证高速列车快速、安全运行有着十分显著的意义,同时,提出高速列车动态包络线优化的合理建议。
       本文以CRH3型高速列车作为研究对象,通过流体动力学与列车结构动力学相结合的手段,采用ANSYS-CFX动力计算软件求解对高速列车运行时横风作用以及交会压力波等外部因素对列车的横向动态偏移的影响。运用ANSYS结构力学软件为工具,对列车模型进行表面结构化网络划分,应用CFX求解器的动网格技术模拟列车-空气流固耦合效果,分别就不同的线路工况条件下的列车车体和空气场相互作用进行数值模拟分析。
       通过对各外部空气场条件下计算结果的分析,可以得出,高速列车运行时,横风作用和交会压力波改变了车体的横向稳定性,其作用效果与列车运行速度、横风风速、列车交会线间距以及曲线超高等因素有密切关联;车体的横向偏移随着风载的增加和车速的提高而逐渐增大,当风速提高至25m/s以上时,高速列车运行时可能出现超限甚至列车倾覆等后果;高速列车通过曲线时,外部风载对车体的横向偏移有着较为显著的影响,合理确定曲线半径和外轨超高,需要综合考虑风载和通过速度等因素;适当增加线间距,可有效降低列车交会时产生的压力波效果,从而减小其对列车的横向作用;考虑了外部空气场作用,对现有高速列车动态包络线提出合理的优化意见。 收起<<

  • 【作者】

    刘亚航 

  • 【学科专业】

    道路与铁道工程

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    西南交通大学

  • 【导师姓名】

    王平

  • 【学位年度】

    2013

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    空气压力  高速列车  横向偏移  运行速度  动网格技术