动车高速通过隧道时,运行车体推动的空气由于受到隧道壁的约束能形成能量很强的冲击气流,有时会造成一些设备设施损坏、脱落,进而危及高铁行车安全。这类事件发生后,铁路部门往往误以为是人为破坏,并以破坏案件进行上报。本文通过对特定动车行车事故的现场勘验、调查访问,分析了高铁隧道内气动效应对特殊位置设施造成损坏的过程及形成痕迹特点,准确认定了事件性质和事故发生原因,并对气动效应形成损坏痕迹和常见工具形成痕迹的区别进行了探讨。

采用三维、可压缩、非定常N-S方程的数值计算方法,研究A型地铁列车在隧道内加减速时车体表面压力变化和车内压力变化,分析隧道净空面积与密封指数的关系,并采用动模型实验验证数值计算准确性。研究结果表明:列车在隧道内运行时,随着阻塞比的减小,测点压力幅值随之减小,主要体现在对正峰值的影响,压力变化规律基本一致;阻塞比越小,列车表面压力幅值随列车长度方向的变化趋势越平缓;列车以匀速、减速和加速3种方式运行,隧道断面为22 m2时,根据美国标准列车气密性需分别大于6,3和6 s,根据国内标准需分别大于10,6和10 s;隧道净空面积小于35 m2时,根据美国标准列车气密性需分别大于2,0.7和1.5 s,根据国内标准需分别大于3,0.4和1.5 s。

针对风驱雨作用下桥梁主梁的附加气动效应问题,首先,依据风驱雨作用和主梁振动特点,给出了分别考虑雨滴冲击和表面积水后的降雨相似关系。然后,以几类典型主梁截面为例,实现了不同雨强和攻角下的节段模型动力特征与涡振、颤振发生过程测试。试验结果表明随着雨强的增大,结构振动频率降低,但即使试验雨强达到120 mm/h,改变量也仅在3%左右;阻尼比随雨强增加而增大,但增加量较小;降雨时的起振和结束风速、区间长度和数目不变,有雨时涡振振幅小于无雨时结果,试验雨强较大时减小明显,但考虑本文的雨强相似关系后,其均接近700 mm/h左右的国内短时极值雨强,可知降雨对结构动力特性和涡振响应的影响非常有限。随着雨强的增大,主梁截面的颤振气动导数变化无明显规律,各导数的变化量值相当,随风速增加,降雨引起的导数变化有所加大,但基本没有...

研究了高速磁浮列车在定常气动荷载作用下曲线上的运动稳定性。建立了考虑气动荷载影响的高速磁浮车在曲线导轨上的动力学模型,经过特征值分析提出了磁浮车的临界速度概念,分析了临界状态时车速、控制参数、气动系数对高速磁浮车曲线导轨上的临界速度影响。结果表明当系统达到临界状态时,它有两个临界速度。在临界状态条件,位移控制参数由20000 kN/m降为2000 kN/m,气动系数从0.05降为0.01,第一类临界速度变大。第一个临界速度出现特征值的实部为零而虚部不为零,第二个临界速度出现在特征值的实部和虚部都为零。失稳是由于偏离平衡位置引起的,位置由曲线导轨特征和侧风荷载产生。气动升力和向心的风荷载会提高稳定性;气动降力和离心的风荷载会降低稳定性;水平角可与向心力配合,竖直角允许设置的范围小。

为研究市域列车通过隧道的气动载荷变化规律,利用三维、瞬态可压缩的标准k-ε湍流模型计算了4节编组市域列车通过3种不同断面隧道时的气动效应,并分析了车体表面、隧道壁面及紧急疏散平台的压力时程变化。结果表明(1)隧道A情况下的列车表面压力峰值为2 600 Pa,隧道壁面压力峰峰值为4 100 Pa;隧道B情况下的列车表面压力峰峰值为2 000 Pa,隧道壁面压力峰峰值为3 300 Pa;隧道C情况下的列车表面压力峰峰值为3 700 Pa,隧道壁面压力峰峰值为5 500 Pa;3种不同断面各隧道条件下,紧急疏散平台处压力变化规律与隧道壁面压力变化规律基本一致。由此可见,隧道阻塞比越大,隧道内压力波变化越剧烈。(2)隧道A测点x(线路纵向)方向气流速度变化峰值为17 m/s,隧道B测点x方向气流速度变化峰值为32 m/s,隧道C内疏散平台测点x方向上的气流速度变化幅值最大,约为40 m/s,隧道A、B、...

以北京—沈阳客运专线建平隧道为例,采用数值模拟方法建立高速列车在隧道内交会的空气动力学模型,分析了气动效应对隧道中心斜井洞室、接触网下锚洞室与接触网隔离开关洞室线缆支架稳定性的影响。结果表明隧道中心不同洞室线缆支架风压差异明显,接触网隔离开关洞室风压最大,接触网下锚洞室风压次之,斜井洞室风压最小;隧道中心同一洞室线缆支架上各测点所受风压差别不大;高速列车交会时间在列车进入隧道的40~43 s,第43 s时接触网隔离开关洞室线缆支架所受风压最大;接触网隔离开关洞室线缆支架一端锚栓所承受的拉力和剪力分别为7.74、7.42 kN,远小于材料许用承载力,线缆支架强度满足使用要求。

针对高速铁路声屏障的安全可靠性,从气动效应角度阐述其研究现状、研究成果及存在的挑战,并基于我国高速铁路声屏障应用场景,探讨列车脉动力的主要影响因素和声屏障结构的振动特性,结合技术标准中与气动效应相关的要求和规定,提出完善标准体系的相关建议,并对未来的重点研究方向进行展望。结果表明列车脉动力受列车运行速度、列车车型及声屏障设置位置等因素的共同影响,列车脉动力与运行速度的平方基本服从线性关系;声屏障气动效应还与车头流线型、车体截面形状等列车气动性能参数相关,相同速度条件下不同车型的脉动力差异可达45%;在列车脉动力作用下,声屏障钢立柱以横向振动为主,呈现典型受弯构件的特征,而单元板以整体往复横向运动为主,振幅受安装状态的影响显著,声屏障动力性能评估重点为结构的低频振动;未来可结合声屏障...

为深入研究分析高速列车通过隧道时的空气动力学效应特点,以CRH2型高速列车为研究对象,运用流体仿真软件Fluent建立高速列车通过隧道时的列车-隧道空气动力学仿真模型,模拟高速列车通过隧道时的气动效应,得到高速列车通过隧道时不同工况和时刻的车体流场附近的压力云图和车体壁面空气压力散点连续图。仿真结果符合列车通过隧道时的实际情况,验证了仿真模型的正确性。

基于隧道气动效应等指标进行检测,进一步验证斜井处气动力和列车风对于列车运行平稳性的影响,在西成客专阜川隧道,采用测试动车组和相关检测设备在规定测试速度下对隧道气动效应等指标进行检测,并详细记录试验数据,对试验工程作现场原型观测,详细记录检测数据;进而分析各项数据,修正、完善气动效应,对检测结果进行对比、校正。该试验资料为动车组晃车原因分析提供技术支持。

为评估越站列车高速(350 km/h)通过半地下车站时气动效应对车站内、外环境的影响,为车站及连接隧道的设计提供参考。利用重叠网格技术建立高速铁路半地下车站气动效应计算模型,分析单车上行、单车下行、全地下段会车、半地下段会车等工况下站台区域的空气压力及风速、站外微气压波变化规律。结果表明:1)全地下段比半地下段的压力波动剧烈;2)单车上行工况,全地下段站台区域压力波动最剧烈,其压力波动峰值、瞬变压力峰值均最大,但均小于评价标准;3)全地下段会车工况,站台区域的风速最大,最大风速未超过5.0 m/s;4)上行列车通过时,在全地下段和半地下段交界处附近产生微气压波,50 m范围内有建筑物时需考虑微气压波的影响。