高速列車在強(qiáng)側(cè)風(fēng)及強(qiáng)降雨天氣下的氣動特性和行車安全.pdf

1、隨著我國高速鐵路的飛速發(fā)展，列車運行速度不斷提高，鐵路沿線地理環(huán)境，列車運行工況越來越多變，越來越復(fù)雜。列車在極端惡劣天氣如強(qiáng)側(cè)風(fēng)、暴風(fēng)雨等工況下行駛時，列車氣動特性變化較大。為使高速列車在各種工況下安全運行，很有必要研究列車在極端惡劣氣候天氣下運行的氣動特性變化規(guī)律。
　　 本文基于定常不可壓N-S方程、標(biāo)準(zhǔn)k-ε兩方程湍流模型、以及歐拉雙流體多相流模型研究了某型高速列車在強(qiáng)側(cè)風(fēng)及暴風(fēng)雨條件下的氣動力特性。采用商用軟件FLUE

2、NT對列車進(jìn)行數(shù)值模擬，分析了列車周圍流場的壓力、速度、流線等的分布情況，以及在強(qiáng)降雨和強(qiáng)側(cè)風(fēng)耦合作用下，列車氣動力的變化規(guī)律。列車的側(cè)向力和升力都隨側(cè)風(fēng)的風(fēng)速增大而增大。在強(qiáng)側(cè)風(fēng)情況下，列車側(cè)向力和升力急劇增大，這有可能導(dǎo)致列車失穩(wěn)甚至傾覆。隨著風(fēng)速增大，列車阻力先是逐漸增大；當(dāng)側(cè)風(fēng)速度達(dá)到15m/s左右時，列車阻力最大；當(dāng)側(cè)風(fēng)速度繼續(xù)增大時，由于頭車負(fù)阻力的貢獻(xiàn)增加而使整車阻力逐漸減小。研究表明，在強(qiáng)降雨及強(qiáng)側(cè)風(fēng)同時作用的條件下，列

3、車的升力、側(cè)向力、側(cè)偏力矩等影響列車行車安全的氣動參數(shù)都比僅有側(cè)風(fēng)的工況大，因此降雨會進(jìn)一步危害列車的行車安全。
　　 根據(jù)列車的傾覆理論，通過動力學(xué)力矩平衡原理，對列車列出動力學(xué)力矩平衡方程，求解該方程即可得出列車臨界安全行車速度與側(cè)風(fēng)之間的關(guān)系式，從而得到列車在側(cè)風(fēng)和暴風(fēng)雨條件下安全行駛的傾覆臨界速度。臨界速度減小代表列車更易傾覆、列車安全行車域更小。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比僅有側(cè)風(fēng)的天氣情況，暴風(fēng)雨使列車安全域減小10％～20％