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风速风向联合分布下高速列车侧风倾覆风险分析
| 论文题名： | 风速风向联合分布下高速列车侧风倾覆风险分析 |
| 关键词： | 高速列车;侧风作用;空气动力学;倾覆风险 |
| 摘要： | 当运行的列车处于风环境中时，侧风作用会对车辆的运行稳定性及安全性产生影响，随着列车运营速度的不断提高以及车辆轻量化，侧风对高速列车运行安全的影响将更加明显，大大增加列车在风环境中发生脱轨、倾覆事故的风险。实际侧风通常由风速大小和风向共同决定，不同风向作用下，列车的安全行车临界风速不同。因此，需要考虑风速风向的联合分布规律，对列车受侧风作用时的倾覆风险进行深入研究，以便提出有效的控制措施降低列车在风环境中运行的倾覆风险。本文以ICE3型高速列车为研究对象，对其在运行于京津线路时受侧风作用的倾覆风险进行了分析，主要内容及研究成果包括以下几个方面： （1）根据中国气象数据网提供的风速风向监测资料，对京津城际线路中具有代表性的北京和天津两个地区的风速数据进行统一高度订正，建立了各风向最优风速分布概率模型；统计各风向频度，基于乘法原理，建立了风速风向联合分布概率模型以反映当地风环境特征。 （2）利用FLUENT软件，建立高速列车三维模型并确定计算流场区域。模拟计算了列车在侧风作用下的气动特性，并获得了不同风偏角时列车的倾覆力矩系数，同时与风洞试验数据进行比较，验证了模型建立的合理性和计算结果的可靠性。 （3）根据数值模拟计算所得数据，拟合出了列车倾覆力矩系数随风偏角的变化规律。根据EN14067-6标准，推导了侧风下列车三质量模型的力矩平衡方程，计算了列车在运行于直线线路与曲线线路上时，不同风向侧风作用下的列车临界倾覆风速。 （4）采用风险矩阵法建立高速列车运行风险矩阵，根据已建立的风速风向联合分布模型和各风向临界倾覆风速，分析了列车侧风运行倾覆可能性；基于极值理论，分析列车倾覆事故严重程度，综合考虑倾覆可能性及倾覆事故严重性，确定风险等级，根据风险可接受准则，提出在铁路沿线安装风屏障的风险控制措施，对该措施的防护效果进行了定量分析。 |
| 作者： | 孙铭悦 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 张田 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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