强风雨环境下高速列车运行安全特性

• 作者: 于梦阁 刘加利 李田 张骞
• 来源期刊: 机械工程学报
• 学科: 交通运输
• 关键词: 高速列车 降雨强度 气动性能 运行安全 临界风速
• 年，卷（期）: 2021,（20）
• 所属期刊栏目: 运载工程
• 页码范围: 172-180,193
• 页数: 10页
• 分类号: U270
• 语种: 中文
• DOI: 10.3901/JME.2021.20.172

摘要

为确保高速列车在强风雨环境下安全运行,结合EULER-LAGRANGE方法和计算多体动力学方法,系统地研究风雨环境下高速列车的气动特性及运行安全特性.基于非球形雨滴,建立高速列车空气动力学计算模型,并验证计算模型的准确性,进而计算强风雨环境下作用于高速列车的气动载荷.建立高速列车车辆系统动力学模型,计算强风雨载荷作用下的高速列车运行安全特性.研究结果表明,在不同风速下,高速列车的侧力、升力、侧滚力矩及摇头力矩均随降雨强度的增加而增大,且与降雨强度近似成线性关系,对于点头力矩,当风速较小时,点头力矩随降雨强度的增加而增大,而当风速较大时,点头力矩随降雨强度的增加而减小.与单纯的强风环境相比,降雨使得高速列车的运行安全特性进一步恶化,在不同风速下,高速列车脱轨系数、轮重减载率、倾覆系数及轮轴横向力均随降雨强度的增加而增大,特别是当风速接近于临界风速时,降雨对高速列车运行安全特性的影响显著.当降雨强度为500 mm/h时,由不同运行安全指标确定的高速列车安全运行的临界风速降低2.3～4.2 m/s.研究结果可为高速列车在风雨环境下的安全限速提供参考.