原文传递
大风环境下高速列车驾驶员的舒适性研究
| 论文题名： | 大风环境下高速列车驾驶员的舒适性研究 |
| 关键词： | 高速列车;驾驶员;舒适性;横风环境;振动加速度 |
| 摘要： | 高速铁路不仅要保证列车的运行安全，还必须提高乘客和工作人员特别是驾驶员的乘坐舒适性。由于我国地域辽阔，诸多高铁线路穿过大风区，加之气象条件的变化，高速列车经常在大风环境下运行。与无风条件相比，列车在大风作用下的表面气动荷载和车辆动力学特性产生显著变化，车辆振动特性的改变直接影响人员的乘坐舒适性。对于高速列车驾驶员而言，不仅本身容易疲劳，而且其所处的车头位置是整个列车的振动响应改变最为明显的位置，其驾驶的舒适性涉及到安全风险，因此，对其乘坐舒适性的研究具有重要的现实意义。同时，结合人体动力学分析大风环境下的人员乘坐舒适性也具有较高的科学价值。 论文按照“列车气动特性-车辆动力学响应-人体生物力学特性-人体舒适性评价”的逻辑顺序对大风环境下高速列车驾驶员的舒适性问题开展研究。不失一般性，以国产CRH3型高速列车为研究对象，首先分析了列车在不同风速和不同车速条件下所受的气动荷载的变化规律，然后考虑轮轨粘着作用和轨道线路不平顺，建立“轨道-轮对-转向架-车厢-座椅”动力学模型，将前而的气动荷载加载于列车，计算了不同工况下的车辆动力学特性和列车振动响应，得到了车厢和座椅的振动特性。随后，建立“座椅-人体”振动传递模型，将座椅振动响应导入人体动力学模型中，计算了驾驶员在不同工况下身体各部位的振动响应。在此基础上，归纳了风速和车速的变化对人体振动响应的影响规律，并从人体自身的角度分析了影响舒适性的主要因素及作用机理，进而对驾驶员的乘坐舒适性进行了综合评价。最后，探讨了人体舒适性评价方法，指出了现有评价方法的局限性，并对评估方法提出了优化建议。 研究结果表明:在横风风速一定时，车体的振动加速度与列车运行速度成近似的线性增长关系，且相同工况下垂向加速度始终大于横向加速度;车体振动加速度响应对横风作用并不敏感，横风作用主要通过改变车体加速度以外的动力学参数而使高速列车的运动特性发生改变。同时，驾驶员人体的振动加速度随着车速的增大而逐渐增大，且大于车体的振动加速度，即车体的振动加速度传到人体之后有增大效应;在相同工况下，人体头部的振动加速度要大于躯干部位。在舒适性评价的两个主要方面中，车速的变化对全身振动总加权加速度的均方根值影响较大，其值随车速的增大而增大，从而舒适性降低，而风速的变化对其影响很小;风速的变化对人体振动的横向位移值影响较大，从而使人体的横向振动频率降低，更接近于人体的第一共振区，会对舒适性造成不良影响。 |
| 作者： | 张宏宇 |
| 专业： | 力学 |
| 导师： | 毛军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
