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谈述车辆瞬态风荷载下列车运转安全性书写

收藏本文 2024-04-12 点赞:5870 浏览:17597 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:在瞬态风荷载及轮轨激励同时作用下,列车会产生复杂的受迫振动,严重时可导致脱轨或倾覆。由此探讨车辆在瞬态风荷载下的动力学性能,找出瞬态风荷载对车辆系统振动的影响,并提出针对性的限速案例,对预防大风下的行车事故,确保运转安全具有重要的工程运用价值。建立了以测风站选取、风速数据处理、列车瞬态风荷载计算、列车动态动力学性能浅析,到工程限速制定的瞬态风荷载下列车运转安全性探讨的策略。根据现场实测风场数据的处理,得到风场风速剖面;采取DES数值模拟策略,结合实测风场风速剖面计算了列车在瞬态风荷载下的气动性能;根据运动物体的风谱计算了列车在不同运转情况下受到的瞬态风荷载;结合列车空气动力学和列车系统动力学,建立了车辆在瞬态风荷载和轮轨激励下的动力学模型,得到了车辆的脱轨系数和轮重减载率等,提出了列车在不同运转条件下的限速准则。提出了一种针对强非线性系统的最小二乘浅析策略。采取现场实测的策略测量了距地高度最高为70m的现场风速数据,采取本策略,得到了现场风剖面廓线指数和表面粗糙度值。结果表明,所测风场风剖面指数为0.14。提出了线路周围测风站选址策略,得到了线路周围的风速相关性曲线。根据现场测得的风剖面特点参数,采取基于DES的数值模拟计算策略系统地探讨了路堤迎风面和背风面不同斜率对路堤周围风速的影响,探讨了山体不同间距、山体斜率、山体半径对峡谷风的影响。探讨结果表明:路堤迎风面斜率对路堤上风速的影响较小,而背风侧对风速影响较大;峡谷风都有着着增速效应,并与入口风速特点联系较小。基于上面陈述的探讨,得到了线路周围的风速相关性曲线;提出了线路周围测风站选址策略,并得到了测风站实测风速与远方实际来流风速及列车所处位置处风速的联系曲线,为将来测风站的安装及风速数据处理奠定了基础。采取数值模拟计算及论述推导的策略得到了平稳风下车辆受到的瞬态脉动风荷载,采取数值模拟计算的策略得到了列车出隧道遭遇横风时的气动性能。针对列车受到的平稳风下的瞬态风荷载:首先基于DES的数值模拟策略得到了列车在横风下的气动特性,在此基础上根据运动物体的风谱函数,结合气动导纳和权函数计算了列车受到的瞬态风荷载,探讨结果表明,头车受到的风荷载最大,尾车次之,中间车最小。探讨了列车出隧道遭遇横风时的瞬态气动性能,结果表明,列车刚出隧道时,受到的气动侧向力、升力,以及侧滚力矩、俯仰力矩和偏转力矩都会发生突变,个别甚至呈现类似正弦波的较大幅值波动,之后气动力变化趋于平稳。探讨了瞬态波动风荷载及轮轨激励下车辆的动力学性能,得到了车辆在瞬态风荷载下的动态响应及轨道线路横向稳定性系数。探讨成果表明:随着车速的提升,车辆受到轮轨激励的影响急剧增大;在瞬态突变风荷载作用下车辆的动力学性能也会发生突变,尤其是出隧道遭遇横风时,车辆更容易发生倾覆;同时探讨了侧滚力矩、俯仰力矩和偏转力矩对车辆动力学性能的影响,探讨结果表明:偏转力矩和俯仰力矩对车辆的脱轨系数和轮重减载率影响较小,车辆的动力学性能基本上仅受到侧向力、升力及侧滚力矩的影响。计算了瞬态风荷载作用下,当车速和风速不同时,列车分别在直线、曲线上运转的动力学性能,提出了列车在明线上运转及出隧道口时的工程限速案例,可直接用于指导列车在大风下的安全运转。关键词:车辆论侧风论文倾覆稳定性论文分离涡模拟论文瞬态风荷载论文车辆系统动力学论文工程限速论文

    摘要4-6

    ABSTRACT6-12

    第一章 绪论12-22

    1.1 探讨背景12-13

    1.2 列车瞬态风荷载的探讨策略13-17

    1.2.1 实验14-16

    1.2.2 数值计算16-17

    1.3 列车系统动力学的探讨概况17-20

    1.3.1 准瞬态列车系统动力学探讨18-19

    1.3.2 瞬态列车系统动力学探讨19-20

    1.4 本论文主要探讨内容20-21

    1.5 本论文章节结构21-22

    第二章 瞬态风特性探讨22-31

    2.1 我国风场分布22-23

    2.2 南疆线风速的垂向分布23-28

    2.2.1 自然风测试24-25

    2.2.2 风速数据处理25-28

    2.3 南疆线风速的湍流度28-29

    2.4 南疆线风速的相关性29-30

    2.5 本章小结30-31

    第三章 铁路周围风速分布31-61

    3.1 数学模型31-33

    3.2 路堤周围风速分布33-39

    3.2.1 计算区域、边界条件34

    3.2.2 边坡斜率对路堤周围风速分布的影响34-37

    3.2.3 测风站风速与线路上最高风速的联系37-38

    3.2.4 气象站风速与线路上最高风速的联系38-39

    3.3 半路堤路堑周围风速分布39-46

    3.3.1 阳坡、阴坡斜率相同时的风速分布39-42

    3.3.2 阳坡、阴坡斜率不同时的风速分布42-45

    3.3.3 测风站风速与线路上最高风速的联系45-46

    3.3.4 气象站风速与线路上最高风速的联系46

    3.4 峡谷周围风速分布46-59

    3.4.1 计算区域、边界条件47-48

    3.4.2 峡谷间距对流场风速的影响48-51

    3.4.3 山体倾斜角度对流场风速的影响51-54

    3.4.4 山体半径对流场风速的影响54-57

    3.4.5 流场结构57-59

    3.5 本章小结59-61

    第四章 列车受到的瞬态风荷载61-84

    4.1 可靠性验证61-62

    4.2 平稳风下列车的瞬态风荷载62-75

    4.2.1 列车的稳态风荷载62-67

    4.2.2 列车的瞬态风荷载67-75

    4.3 出隧道时列车的瞬态风荷载75-82

    4.3.1 计算区域、边界条件76-77

    4.3.2 列车受到的瞬态风荷载77-80

    4.3.3 列车周围流场80-82

    4.4 本章小结82-84

    第五章 瞬态风荷载下车辆的动力学性能84-98

    5.1 风荷载下车辆动力学方程84-88

    5.2 车辆的安全性评价指标88-90

    5.2.1 脱轨系数88-89

    5.2.2 轮重减载率89

    5.2.3 线路横向稳定性系数89-90

    5.3 平稳风荷载下车辆的动力学性能90-95

    5.3.1 轨道谱对车辆动力学性能的影响90-91

    5.3.2 线路曲线对车辆动力学性能的影响91-93

    5.3.3 运转速度对动力学性能的影响93-94

    5.3.4 风速对车辆动力学性能的影响94-95

    5.4 非平稳风荷载下车辆的动力学性能95-97

    5.5 本章小结97-98

    第六章 列车在大风下的速度管理探讨98-110

    6.1 探讨概况98-99

    6.2 各国强风下列车速度管理99-100

    6.3 大风下列车速度管理探讨100-108

    6.3.1 我国高速线路情况100-101

    6.3.2 明线上列车动力学性能及速度管理101-107

    6.3.3 出隧道时列车动力学性能及速度管理107-108

    6.4 本章小结108-110

    第七章 总结与展望110-112

    7.1 本论文结论及革新点110-111

    7.2 后续工作及展望111-112

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