真空管道交通系統(tǒng)綜合運(yùn)行能耗的研究.pdf

1、隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，ETT系統(tǒng)必將成為今后重要的交通工具，而如何降低ETT系統(tǒng)建設(shè)成本、運(yùn)營(yíng)成本，提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)速度是真空管道交通系統(tǒng)成功建設(shè)的關(guān)鍵因素之一。因此，研究ETT系統(tǒng)運(yùn)行能耗問題已迫在眉睫。
　　本文從阻塞比、列車運(yùn)行速度和管內(nèi)壓力三個(gè)參數(shù)入手，采用有限元體積法，根據(jù)列車在真空管道內(nèi)運(yùn)行的機(jī)理，建立熱壓耦合作用下運(yùn)行列車的物理模型和數(shù)學(xué)模型，再對(duì)系統(tǒng)流場(chǎng)特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，結(jié)果表明：
　?。?）列車首尾壓差隨著列

2、車運(yùn)行速度提高、阻塞比及系統(tǒng)壓力增大而增加，導(dǎo)致列車所受氣動(dòng)阻力增大；
　?。?）當(dāng)阻塞比一定時(shí)，隨著管內(nèi)壓力減小，當(dāng)列車運(yùn)行速度提高時(shí)，列車所受壓差阻力保持一定，即在ETT系統(tǒng)中，降低系統(tǒng)壓力，在系統(tǒng)克服壓差阻力損耗的能量相等的情況下，可使列車處于高速運(yùn)行狀態(tài)，達(dá)到低能耗高速度的目的。
　　采用數(shù)值模擬的方法，分別計(jì)算了當(dāng)列車速度從100 m/s變化到400 m/s，管內(nèi)壓力分別從1 atm降低至0.05 atm，阻塞比分

3、別為0.18、0.23、0.32、0.46時(shí)，得到計(jì)算運(yùn)行能耗所用到的列車首尾壓差及列車與周圍空氣介質(zhì)的相對(duì)速度數(shù)據(jù)，分析了系統(tǒng)的氣動(dòng)阻力，獲得了不同工況時(shí)，ETT系統(tǒng)運(yùn)行能耗隨參數(shù)的變化規(guī)律。
　?。?）當(dāng)系統(tǒng)壓力一定時(shí)，隨著列車運(yùn)行速度的提升，列車牽引力能耗呈拋物線增長(zhǎng)趨勢(shì)，維持真空度能耗降低；另一方面，隨著阻塞比提高，列車牽引力能耗隨之增大，但維持真空度能耗卻減小。隨著列車運(yùn)行速度的提高，ETT系統(tǒng)運(yùn)行總能耗先減小后增大，系

4、統(tǒng)總運(yùn)行能耗出現(xiàn)最小值；而當(dāng)阻塞比增大，導(dǎo)致系統(tǒng)總運(yùn)行能耗出現(xiàn)最小值的列車運(yùn)行速度減小，并且當(dāng)系統(tǒng)總運(yùn)行能耗的最小值出現(xiàn)后，隨著列車運(yùn)行速度的提升，系統(tǒng)運(yùn)行總能耗迅速增加。
　　（2）當(dāng)阻塞比一定時(shí)，提高系統(tǒng)壓力，列車牽引力能耗將保持線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，而維持真空度能耗呈拋物線式降低趨勢(shì)；與此同時(shí)，列車運(yùn)行速度越快，列車牽引力能耗越大，而維持真空度的能耗越小。當(dāng)列車運(yùn)行速度為100 m/s時(shí)，隨著系統(tǒng)壓力的增加，系統(tǒng)總運(yùn)行能耗呈現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)

5、趨勢(shì)；當(dāng)列車運(yùn)行速度增加至200 m/s左右時(shí)，系統(tǒng)總運(yùn)行能耗幾乎不隨系統(tǒng)壓力的增加而增加；但隨著列車運(yùn)行速度超過200 m/s后，系統(tǒng)總運(yùn)行能耗呈正增長(zhǎng)趨勢(shì)。
　?。?）當(dāng)列車運(yùn)行速度一定時(shí)，隨著阻塞比增加，牽引力能耗呈拋物線趨勢(shì)增長(zhǎng)，維持真空度能耗逐漸下降，與此同時(shí)，系統(tǒng)壓力越大，牽引力能耗越大，維持真空度能耗越小。隨著阻塞比的增加，總運(yùn)行能耗呈拋物線趨勢(shì)增加，系統(tǒng)壓力較低時(shí)有波谷出現(xiàn)。同時(shí)隨著系統(tǒng)壓力的增加，總能耗曲線的斜率

6、呈變大趨勢(shì)。
　　根據(jù)以上研究結(jié)論，得到了ETT系統(tǒng)阻塞比、系統(tǒng)壓力、列車運(yùn)行速度等參數(shù)對(duì)系統(tǒng)總運(yùn)行能耗影響的關(guān)聯(lián)式。可知阻塞比、系統(tǒng)壓力、列車運(yùn)行速度的增大，牽引力能耗會(huì)增大，而維持真空度能耗會(huì)減小，因此，要綜合考慮ETT系統(tǒng)阻塞比、系統(tǒng)壓力、列車運(yùn)行速度等參數(shù)對(duì)總運(yùn)行能耗的影響，以求得最佳能耗運(yùn)行參數(shù)。
　　通過對(duì)ETT系統(tǒng)與和諧號(hào)動(dòng)車組CRH3兩種交通工具總運(yùn)行能耗的對(duì)比，可得隨著列車運(yùn)行速度的增加，兩者運(yùn)行能耗的差距