【摘 要】
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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
【机 构】
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青岛大学机电工程学院 青岛 266071;青岛大学系统科学博士后流动站 青岛 266071;中车青岛四方机车车辆股份有限公司 青岛 266111;西南交通大学牵引动力国家重点实验室 成都 610031
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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.
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