横风下高速列车通过挡风墙动力学性能.pdf

第34卷第7期
铁道学报
Vol 34 No.7
2012年7月
JOURNAL OF THE CHINA RAILWAY SOCIETY
July 2012
文章编号:1001-8360(2012)07-0030-0
横风下高速列车通过挡风墙动力学性能
李田,张继业,张卫华
(西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031)
摘要:基于列车空气动力学和列车系统动力学数值模拟横风下高速列车通过挡风墙的动力学性能。以运行速
度为350km/h的高速列车通过一类挡风墙为例,分析高速列车通过挡风墙的气动力和动力学响应。当高速列
车进人和离开挡风墙时,列车的安全性和舒适性指标明显变差。当横风速度为9.56m/s时,车体横向振动加速
度最大值达到2.5m/s2;当横风速度为15.0m/s时,列车的脱轨系数超过0.7且轮重减载率超过0.8。在此基
础上提出一类具有缓冲装置的挡风墙,使高速列车通过挡风墙时的安全性和舒适性明显改善。
关键词:高速列车;横风;挡风墙;空气动力学
中图分类号:U292.914文献标志码:Adoi:10.3969/j.issn.1001-8360.2012.07.005
Dynamic Performance of High-speed Train Passing Windbreak in Crosswind
-I Tian, ZHANG Ji-ye, ZHANG Wei-hua
(State Key Laboratory of Traction Power, Southwest Jiaotong Ujniversity, Chengdu 610031, China)
Abstract: Dynamics of a high-speed train passing a windbreak in crosswind were numerically simulated on the
basis of the train aerodynamics and train dynamics. Taking the high-speed train passing a kind of windbreak at
350 km/h for example, the aerodynamic forces and dynamics responses of the high-speed train passing the
windbreak were analyzed. When the high-speed train entered the windbreak and left the region of windbreak
the safety and comfort indexes became obviously worse. When the velocity of crosswind was 9.56 m/s, the
maximum of the train lateral acceleration reached 2.5 m/s; When the velocity of crosswind was 15.0 m/s, the
derailment of train exceeded 0.7 and the wheel unloading exceeded 0.8 At last, a kind of windbreak with buff
er equipment was advanced, which improved safety and comfort effectively when the high-speed train passed
the windbreak
Key words: high-speed train; crosswind; windbreak; aerodynamics
在强环境风下列车绕流流场明显改变,导致气动17级大风)考虑。兰新线的3种类型挡风墙?为:土
力显著增大,由于强环境风而导致列车脱轨及倾覆事堤式挡风墙、对拉式挡风墙和柱板式挡风墙,其中对拉
故屡见不鲜,兰新线百里风区曾经发生多次大风吹式挡风墙的设置高度和宽度分别为3.0m和1.5m。
翻列车的事故。强环境风对列车运行的安全有相当重文献[9-11]通过数值模拟计算不同高度挡风墙下列车
要的影响。文献[3-8]分析强环境风作用下高速列车的倾覆力矩,分析了挡风墙设置高度为3m的合理
的气动力并计算气动作用下的列车动力学响应,研究性。
了风速对列车运行安全性的影响。
文献[9-11]側重于挡风墙下高速列车气动性能的
在大风地区铁路沿线,合理修建挡风墙是防护高计算,但未考虑列车在气动作用下的动力学响应。到
速列车运行安全的重要措施。兰新铁路挡风墙的设目前为止,还未见相关文献讨论高速列车通过挡风墙
置是根据地形地貌和百里风区风力分布对比图确定整个过程的高速列车空气动力学以及系统动力学,也
的,按重现期50年、瞬时最大风速为60m/s(相当于鲜见国外文献报道列车挡风墙设计相关研究内容。本
收稿日期:2011-05-05;修回日期:2011-09-25
文分析了高速列车通过对拉式挡风墙的动力学性能,
基金项目:国家自然科学基金(50823004);国家科技支撑计划
(2009BAG12A01-CO9)
发现高速列车进人和离开挡风墙时横向振动加速度容
作者简介:李田(1984-),男,湖南醴陵人,博士研究生。
E-mail:litian3408(@163.com
易超过相关规定,提出一类具有缓冲装置的挡风墙,可