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原文传递横风中桥上高速列车的气动性能和动力学性能分析

论文题名：	横风中桥上高速列车的气动性能和动力学性能分析
关键词：	横风作用;高速列车;气动性能;空气动力学;运行安全性
摘要：	我国已运营新建高速铁路6000多公里，2012年还将开通6000多公里，基本形成跨越广袤地域空间的高速铁路骨干网。我国新建高速铁路线路中桥梁所占比重高达80％以上，受沿线不同地质条件、不同气候环境的影响，高速列车过桥安全性问题十分复杂，已是我国高铁安全运营不容忽视的问题。其中，横风条件下桥上高速列车运行安全性尤为重要，但目前国内外的研究尚不够全面和深入，急需加强相关基础研究工作。此外，我国上海高速磁浮列车虽已运营9年，但对横风作用下桥上高速磁浮列车的气动性能及运行安全性和平稳性的研究很少，需要开展针对性的研究工作，促进高速磁浮列车技术发展。在此背景下，本文主要开展了横风作用下高架桥上高速轮轨列车和高速磁浮列车的气动性能研究，以及横风条件下桥上高速列车的运行安全性分析，以期为我国高速铁路设计、建造和运营技术开发提供参考。　　首先建立了横风中高速轮轨列车和桥梁结构系统、高速磁浮列车和桥梁结构系统的空气动力学模型以及列车系统动力学模型，分析了桥上高速轮轨列车和高速磁浮列车的周围流场结构、表面压强分布，研究了行车速度、横风速度和桥梁高度对高速轮轨列车和高速磁浮列车各车气动力的影响，比较了高速轮轨列车在自然风和均匀风以及复线高架桥上、下风线上的气动特征与运行安全性，确定了高速轮轨列车在横风中运行的安全临界车速。分析比较了横风对平地上和高架桥上磁浮列车电磁铁悬浮和导向间隙的影响，研究了横风速度对磁浮列车电磁铁悬浮和导向间隙的影响，以及不平顺激扰下磁浮列车动力性能在有、无横风下的变化规律。　　研究结果表明，横风中高速轮轨列车的气动性能优劣和运行安全性高低主要由头车决定，高速磁浮列车的气动性能主要由头车和尾车来决定。随着列车运行速度的提高、横风速度的增加和桥梁高度增高，高速轮轨列车和高速磁浮列车的气动性能均越来越恶劣，高速轮轨列车的运行安全性逐渐降低。在不同的横风速度和行车速度下，桥梁和路堤段高速列车各车的气动力变化规律基本一致，高速轮轨列车在桥上的气动性能稍好于路堤；高速轮轨列车在自然风条件下的气动性能和安全性能比均匀风下更差；高速列车在高架桥下风线的气动性能稍优于上风线，其运行安全性略高于上风线；随着横风速度和行车速度提高，轮轨列车轮重减载率往往最先超出其安全限值，轮轨垂向力最后超出其安全限值。当不考虑轨道不平顺时，横风作用下磁浮列车电磁铁悬浮和导向间隙会发生静态偏移，间隙波动幅值随风速增加略有增大；考虑轨道不平顺时，横风对磁浮列车车体、悬浮架横向和垂向振动加速度以及桥梁跨中挠度与垂向振动加速度影响甚微。
作者：	汪林峰
专业：	车辆工程
导师：	赵春发
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文