高速列车交会压力波仿真与试验对比分析
高速列车明线交会压力波特性研究
产生强烈扰动 ， 造成对方车体表面产生压力 突变 的 瞬时压力 冲击 现象。尤其是车头 、 尾通过 的瞬间 ，
会 对另 一车 的侧墙 产生 显 著 的 压 力 冲击 ， 即形 成 列 车交会 压力 波 。压 力 波会 造 成 车体 侧 向摆 动 ， 重 严 时甚至 损坏 车体 结 构 ， 列 车头 部 前 窗 、 部 车 厢 如 中 玻 璃 以及空 调进 排 风 阀 口等 。压 力 波 传 人 车 内 ， 也 会 严重 影 响乘客 的舒 适 性 。近 几 年来 ， 内外 对 列 国 车会 车引 起 的 压 力 波 特 性 以及 高 速 列 车 安 全 会 车 逐 渐予 以重视 ， 已利 用 实验 和 仿 真 手段 开 展 了大 量
二 维流 谱 。 国外 学 着 也 对 高 速 列 车 会 车 产 生 的 压力 波及 其对 列车 安全行 驶 的影 响做 了研 究 。Ｋ ｚ ｏｏ
１ 计算方法
１ １ 控 制方程 ．
对 于一般 列 车空 气 动力 学 问题 ， 由于 车 速较 低
可按 不 可 压 缩 流 动 问 题 处 理 。但 是 高 速 列 车 会 车 时， 两车 相对速 度 将 达 到 ４ ０ｋ ／ ０ ｍ ｈ到 ８ ０ ｋ ／ ０ ｍ ｈ甚
算流体力学方法求解三维黏性可压缩 Ｎ—Ｓ方程组 ， 不同时速 下国产新 型高速 列车会 车过程进 行三维非定 常仿真。得 出 了 对 压力波 以及侧 向力的变化规律 曲线。结果 表明最大压力波幅值 出现在尾车等截 面与变截面过渡 处的鼻尖 高度 位置。会车过
程 中， 车体将承 受两次排斥力和一次 吸引力 ， 将对列车的稳定行驶产生一定 的影 响。列车所受侧 向力随会车 线间距 的பைடு நூலகம்大 这
不 同时 速 下 （ ５ ｍ ｈ ３ ０ ｋ ｈ和 ４ ０ ｋ ／ ） ３ ０ｋ ／ 、 ８ ｍ／ ０ ｍ ｈ 列
高速列车在隧道内和明线上交会时气动性能对比分析
坐 舒适 性 等 受 影 响 较 大 的 气 动 性 能 没 有 进 行 详 细 研 究 。文 献 ［ ］ 用一 维 可 压 缩 不 等 熵 非 定 常 流体 流 动 ６采
简 化 的列 车 模 型 忽 略 了转 向架 、 电弓 、 轮 、 受 车 车
钩等 细 部物 件 ， 采用 头车 、 中间 车 和尾 车 编 组 ， ７ ． 长 ６４
模拟 空气 黏性 对列 车气 动 力 的作用 。为真 实模 拟 高速
列车 在 隧道 内和 明线 上 的交 会 ， 文 建 立 了简 化 的某 本
理论 研 究 了列车 在 隧道 中交 会 时的 瞬变 压力 波 。由于 隧道 中流场计 算 的复 杂 性 ， 内外 学 者 在 计 算 时所 采 国 取 的简化 措施 （ 一维 模 型） 法模 拟 列 车车 头形状 对 如 无 隧道 内压 缩波 以及 会 车 压 力 波 的影 响 ， 黏 流体 无 法 无
试 验 研 究
文 章 编 号 ：０ ２ ７ ０ （ ０ ０ １ — ０ １０ １０ —６ ２ ２ １ ）２０ ０ —５
铁道车辆 第４ 卷第１ 期 ２１ 年１ 月 ８ ２ ００ ２
． ．．
同 列 车 在 隧 道 内和 明 线 上 交 会 时 速 气 动 性 能 对 比分 析
‘
冯 志 鹏 ， 继 业 ， 卫 华 张 张
用 的 ｅ两方 程模 型 。本文 通 过 求 解 三维 瞬 态 可 压缩 的雷诺 时均 Ｎ Ｓ方 程 和 ｋｅ两 方程 湍 流模 型获得 列 车 － －
高速列车交会压力波仿真与试验对比分析
文章编号:1002 7602(2010)06 0004 03高速列车交会压力波仿真与试验对比分析程亚军1,刘凤华1,滕万秀1,王东屏2(1.长春轨道客车股份有限公司技术中心,吉林长春130062;2.大连交通大学机械工程学院,辽宁大连116028)摘 要:建立了某高速列车4辆编组的列车空气动力学交会模型,模拟列车交会时表面空气压力波的变化,并将仿真分析结果与实车试验结果数据进行了对比分析。
分析结果表明,仿真模型能够基本模拟列车实车运行时的压力波变化,仿真分析结果可以为新车型设计与改进提供可靠的参考数据。
关键词:高速列车;交会;压力波;仿真中图分类号:U 270.1+1 文献标识码:B随着高速动车组的上线运营,列车周围空气动力学影响受到了广泛的关注。
它不仅影响列车正常行驶的能量消耗,而且对列车运行安全性和舒适性产生很大的影响。
尤其在两列车交会瞬间,车辆承受的压力波变化梯度非常大,对车辆安全运营产生较大的负作用。
目前,空气动力学研究有计算机仿真、比例模型风洞试验和实车线路测试等方法。
本文建立了某高速动车组交会模型,并将仿真分析结果与试验数据进行了对比分析,验证了仿真分析结果的准确性。
1 模型建立与边界条件设置本文仿真模型在建立的过程中进行了适当的简化,首先在Catia 软件中进行几何建模,将三维模型导收稿日期:2009 08 07;修订日期:2010 03 09作者简介:程亚军(1980 ),男,工程师。
入网格前处理H ypermesh 软件中,抽取列车的表面特征,对列车表面特征进行几何清理,设置合理的计算域。
计算域是仿真过程中人为设置的一个计算空间,理论上是计算域越大越好,但有时受到各种条件的限制(如计算机硬件能力等),需要将计算域设置在有限的范围内,本文计算域大小为270m 40m 40m,如图1所示。
图1 列车交会流场仿真模型为了更好地模拟列车表面的流场,近车体表面的网格划分得比较密,同时需要考虑边界层的影响,对远离列车表面的网格进行了适当的稀疏。
高速列车隧道交会压力波特性分析
Ａｂｓｔｒａｃ ｔ： Ｉｔ ｉ Ｓ ａ ｃｏｍｐ１ｉｃａｔｅｄ ｄｙｎａｍｉＣ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｔｈａｔ ａ ｔｒａｎｓｉｅ ｎｔ ａｉｒ ｐｒｅＳｓ ｕｒｅ ｗａｖｅ ｉＳ
ｔｒｉ ｇｇｅｒｅｄ ｂｙ ｔ ｗｏ ｈｉ ｇｈ－ ｓｐｅｅｄ ｔｒａｉ ｎｓ ｐａｓＳｉ ｎｇ ｅａｃｈ ｏｔｈｅｒ ｉ ｎ ａ ｔｕｎｎｅ１． Ｔｈｅ ａｉ ｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗａｖｅ ｉ Ｓ ａ ｔｒａｎｓｉｅ ｎｔ ｅｘｃｉｔａｔｉ ０１ ２ ｔ０ ｃ ａｒ ｂｏｄｙ Ｓｉ ｄｅ， ｗｈｉ ｃｈ ｃａｎ Ｓｔｉｍｕ１ ａｔｅ ａｌ ｍｏＳｔ ａｌ１ Ｖｉ ｂｒａｔｉ ｏｎ ｍｏｄｅＳ ｏｆ ｃａｒ ｂｏｄｙ ａｎｄ ｃｏｒｒｅ１ａｔｅｄ ａｓｓｅ ｍｂｌｉ ｅｓ ａｎｄ ｃａｕｓｅ ｓｅｒｉ ｏｕｓ ａｅ ｒｏｄｙｎａｍｉＣ ｎｏｉ ｓｅ． Ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉ Ｃ
第 ｌ ３ 卷
第４ 期
２ ０ １ ５ 年 １ ２月
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ
ａ ｎ ｄ Ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｎｏ ． ４ ｖ ０ ｉ ． １ ３ Ｄ ｅ ｃ ． ２ ０ １ ５
高 速 列 车 隧 道 交 会 屋 力 波 特 性 分 析
刘 璐 高 品 贤
ＬＩ Ｕ Ｌｕ Ｇ Ａ ０ Ｐｉ ｎ — ｘｉ ａ ｎ
高速列车通过隧道时压力波的数值模拟
科 技 创 新
会 受 到侧 向 力 、 升力 、 阻力 、 侧 滚 力矩 、 摇头 力矩 、 点 头 力 矩 这 六个 力 （ 矩） 的作 用 ， 它们 对 列 车 的运行 安 全性 、 平 稳性 有 很 大影 响 。 将 列 车 的表 面压 力 向车 体 中心 简化 ，如 图 图 ６ 车 体表 面压 力 测 点布 置 示意 图 １ ０所 示 ， 得 到列 车 过 隧 道时 所 受 的 这 六个 时４ ． １ ３ ｓ 。图 ７为仿真结束后测点 １ 和测 点 １ ０压力随时间变化 曲 气 动力 （ 矩） 的变 化规 律 ， 图为 计算 得 到 的 列 车所 受 的侧 力 、 侧 滚 和 阻 线， 从 图中可以看 出， 压力值 的变化趋势变现为升高一 降低一 升高一 降 力 。 低 的这样一个过程 ， 具体原 因分析如下 。 列车鼻尖 （ 监测点 １ ） 处的压力变化过程如图 ７ （ ａ ） 所示 。ｔ ＝ ０ ． ７ ５ ｓ 时刻 ， 列 车 头 部 刚进 入 隧 道 形 成 压缩 波 ， 此 时， 鼻尖 压 力 升 高 ； 此 压 缩波继续向前传播 ， 至隧道出 口时 ， 压缩波转变为膨胀波 向隧道内 返 回， 并在 ｔ ＝ １ ． ４ ０ ｓ 传 至车 头 ， 致使 鼻尖 压 力 下 降 ； ｔ ＝ １ ． ５ ０ ｓ 时， 列 车 尾 部进入隧道产生的膨胀 波传至车头 ， 鼻尖压力进一步降低 ； 直至 ｔ ＝ １ ． ９ ７ ｓ ， 列车尾部产生的膨胀波已从隧道出 口以压缩波 的形式返 回至 车头 ， 鼻尖 压 力开 始 上升 ； 同一 时 间段 ， 列车 头部 进 入 隧道 产生 的 压 缩 波 经洞 口二次 反射 以压缩 波 形式 到 达 车头 ， 鼻尖 压 力继 续 上升 。
高速公路交通流模型研究及仿真分析
高速公路交通流模型研究及仿真分析高速公路在现代交通系统中发挥着至关重要的作用。
为了更好地理解和优化高速公路的交通流，研究人员建立了各种交通流模型，其中最著名的有LWR模型、CTM模型和GKT模型等。
本文将探讨这些模型的基本原理和仿真分析结果。
一、LWR模型LWR模型（Lighthill-Whitham-Richards模型）是一种最简单的交通流模型之一。
它基于连续性方程和通量方程，假设道路上的车辆密度和速度是空间和时间的函数。
然后，使用一个自由流速度函数和一个阻尼函数来表示车辆速度和密度之间的关系。
这个模型可以描述交通流的基本特征，如拥堵，瓶颈等。
但由于该模型缺少车辆间互相作用的部分，因此它无法完全捕捉到交通流动态的复杂性。
二、CTM模型CTM模型（Cell Transmission Model）是一种基于单元网格的交通流模型。
该模型将道路划分为许多网格单元，并在每个单元上应用LWR模型。
这种方法可以有效地模拟车辆流量对道路上的拥堵情况的影响。
它还可以处理多个车道和变速公路等复杂的道路拓扑结构。
该模型采用交错网格技术来捕获车辆的交互作用，同时保持模型的简单性。
三、GKT模型GKT模型（Gazis-Koh-Tabak模型）是一种基于宏观观点和马尔可夫过程的交通流模型。
它考虑了车辆之间互相影响的部分，并且通过概率分布模拟车辆的行为。
该模型将道路划分为几个不同的状态，例如自由流状态，饱和状态，拥堵状态等。
车辆会随机地在这些状态之间转移，而这些状态之间的概率转移矩阵可以用实验测量数据来估计。
该模型具有很好的现实逼真性，但是其参数通常比较难以估计。
四、仿真分析为了评估不同模型的预测能力，研究人员通常会使用仿真分析来进行比较。
在仿真过程中，研究人员将建立的模型应用于现实交通流数据，然后对模拟结果进行统计分析和可视化呈现。
通过比较模拟和实际数据之间的差异，研究人员可以评估每种模型的准确性和实用性。
此外，仿真还可以用于评估不同的交通流优化策略的性能，并帮助交通管理人员做出优化决策。
高速列车车辆动力学特性建模及仿真分析
高速列车车辆动力学特性建模及仿真分析随着科技的不断进步，高速列车在交通领域中的作用越来越重要。
高速列车的实用性和安全性需要我们对其进行深入研究。
而在研究高速列车时，车辆动力学特性是一个非常重要的方面。
在本文中，我们将研究高速列车车辆动力学特性建模及仿真分析的相关问题。
一、车辆动力学特性车辆动力学特性指的是一个车辆在行驶过程中的运动状态和轨迹变化。
在高速列车中，车辆的动力学特性是指车辆在高速运行时各种因素对其轨迹和运动状态的影响。
其中最主要的因素是惯性、阻力、弯曲、弯道等。
惯性是指车辆在直线运动和曲线运动中的惯性力。
当车辆在直线轨道上行驶时，惯性力不会对其产生明显影响。
但是当车辆经过曲线轨道时，惯性力就会对车辆的行驶状态产生相当大的影响。
因此，在实际运行中，高速列车的设计应该充分考虑这种惯性力的影响。
阻力是指车辆在运行过程中所受的空气阻力和轨道摩擦力。
随着车速的提高，阻力将不断增大，从而影响车辆的行驶状态。
为了减小阻力，目前高速列车的车体优化设计和轨道表面优化设计都已经到了相当高的水平。
弯曲是指高速列车通过曲线轨道时所受的侧向力。
这种侧向力会对车辆的行驶状态和轨迹产生影响，因此，在设计高速列车时应该充分考虑这种侧向力的影响。
弯道则是指高速列车在通过弯道的过程中所受的各种因素对其行驶状态和轨迹的影响。
高速列车在弯道上行驶时，如果设计不合理或者车辆的轨道状态变化太快，就会受到很大的挑战，甚至可能出现安全事故。
二、车辆动力学特性建模目前，在研究高速列车车辆动力学特性时，我们主要采用数学模型来模拟车辆在行驶过程中的各种状态和轨迹。
建立合适的数学模型有助于我们更好地掌握高速列车的运行状态，为改进其设计提供参考。
在建立车辆动力学特性模型时，我们通常会考虑以下几个方面。
首先，我们需要确定高速列车运动的基本参数。
这些参数包括车体形状、质量、受力情况、轨道曲率、弓网系统、空气动力学特性等等。
基于这些基本参数，我们可以建立车辆的受力平衡模型，从而计算出车辆的运动状态。
提高列车交会的安全性设计及仿真分析
振 系统 时采 用 的是杠 杆减 振 系统 ， 通过 一个 减振 器 ， 实
现 车 与 车 之 间 横 向 和 侧 滚 运 动 的 减 振 。 而 Ｃ Ｈ２ Ｒ —
３ ０型 动 车组 则 采 用 了纵 向减振 方 式 ， 车端 的左 右 ０ 在
发生 迅速 变化 ， 从而 导致 列车 剧烈 振动 （ 尤其 是横 向振
５
・
向跨 距 对 行 车 安 全 性 的 影 响 。研 究 结 果 表 明 ， 加 车 间减 振 器 和 增 大 空 气 弹簧 横 向 跨 距 对 改 善 列 车 交会 过 程 中的 安 全 增 性 有 比 较 明 显 的 效 果 。为 了保 证 高速 列 车 的 行 车 安 全 ， 装 车 间耦 合 减 振 器 和 适 当增 加 二 系侧 滚 角 刚 度 是 很 有 必 要 的 。 安
时的安 全性 ， 结构 设 计 中应 确 保 车 体 具 有 足 够 的抗 在 倾 覆稳定 性 ， 就是说 要 适 当增 大 二系 的侧 滚角 刚度 。 也 其解 决 办法有 ２种 ： 是 安装抗 侧 滚扭杆 ； 是增 大空 一 二
车辆 的侧 滚运
２ 西 南 交通 大 学 牵 引动 力 国 家 重 点 实 验 室 ， ． 四川 成 都 ６ ０ ３ ） １ ０ １
摘 要 ： Ｃ 以 ＲＨ２ ３ ０型 高 速 动 车 组 为 例 ， 立 了 流 固耦 合 模 型 ， 析 了 列 车 交会 过程 中车 间 减 振 器 和 空 气 弹 簧 横 － ０ 建 分
高速列车交会压力波特性分析
高速列车交会压力波特性分析作者：刘璐高品贤来源：《中国测试》2016年第07期摘要：因动车组在高速交会时产生的瞬变交会压力波对车体侧壁变形、列车运行噪声及运行安全性都有不可忽视的影响，该文利用高速列车的实际测试数据，从3方面对高速列车在明线交汇和隧道交汇情况下的压力波进行深入分析：交会压力波的时-频特性，主要参数值及其与车速的关系，交会压力波对车体侧壁振动的激励作用。
特别对压力波所产生的冲击响应谱进行深入分析，得到不同阻尼比下的频率响应。
该文分析结果为进一步研究瞬变交会压力波对车体侧壁变形的影响、对列车运行噪声的贡献等提供新的参考依据。
关键词：高速列车；交会压力波；瞬态激励；振动模态文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2016）07-0093-04Abstract： The air pressure wave is a transient excitation to car body side， which can stimulate almost all vibration modes of car body and correlated assemblies and cause serious aerodynamic noise， posing threats to operation safety. Based on field-measured air pressure waves， this article mainly analyzes the time-frequency characteristics of air pressure wave， the relationship between its main parameters and train velocity， and the vibration of car body caused by it. In particular， the response spectrum of the pressure wave is analyzed， and the frequency response of the different damping ratio is obtained. The conclusion has been derived. It provides new evidences for train noise and car body distortion.Keywords： high-speed train； air pressure wave； transient excitation； modes of vibration、0 引言随着列车的发展，高速列车在我国的运营速度为300 km/h。
大数据高速列车车内压力波动仿真控制研究
大数据高速列车车内压力波动仿真控制研究闫中奎,陈春俊,孙宇（西南交通大学机械工程学院，四川成都610031）摘要:为避免高速列车通过隧道时,列车表面的隧道压力波通过车体缝隙以及换气系统等传入车内,影响车内乘客舒适度。
该文基于高速列车行驶中海量数据的准周期性以及重复性,建立基于大数据的PD 型迭代学习控制系统,通过迭代学习寻求最优换气系统风机工作频率,实时调节风机新风量与废排量来抑制车内压力波动。
仿真分析表明:采用基于大数据的PD 型迭代学习控制方式使得车内压力波动幅值、最大1s 变化率以及最大3s 变化率呈明显下降趋势,明显优于现有的主动控制(恒定风机频率)方式,能够更加有效地抑制高速列车车内压力波动,提高乘客舒适度。
关键词:高速列车;车内压力波动;PD 迭代学习控制;准周期性;变频风机文献标志码:A文章编号:1674-5124(2016)05-0093-05Simulation and control research of air pressure fluctuation inhigh-speed train based on big dataYAN Zhongkui ，CHEN Chunjun ，SUN Yu（School of Mechanical Engineering ，Southwest Jiaotong University ，Chengdu 610031，China ）Abstract:In order to avoid the tunnel pressure wave generated on the train surface transmit into the interior of the train through its body gap and ventilation system so as to influence the comfort of passengers ，when the high -speed train passes through the tunnel.A PD iterative learning control system was established based on big data as well as the quasi-periodicity and repeatability of massive data generated in the running process of high -speed trains.The iterative learning method was applied to work out the optimal working frequency of ventilation fans and the fresh air volume of the ventilation fans were adjusted to restrain the pressure fluctuation inside the train in real-time.The simulation results show that the proposed method has significantly reduced the pressure fluctuation amplitude as well as the maximum 1s change rate and the maximum 3s change rate.It is superior to existing active control methods （constant ventilation fan frequency ）and more efficient in minimizing the air pressure fluctuation and improving the comfort of passengers.Keywords:high-speed train ；pressure fluctuation inside train ；PD iterative learning control ；quasi-periodicity ；frequency conversion fan收稿日期:2015-10-12;收到修改稿日期:2015-11-23基金项目:国家自然科学基金项目(51475387,51375403)作者简介：闫中奎(1990-),男,山东济宁市人,硕士研究生,专业方向为自动化控制与检测。
高速铁路隧道内列车交会压力波气动载荷分布特性
第6期Leabharlann 高速铁路隧道内列车交会压力波气动载荷分布特性
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中国标准动车组为研究对象，采用既有的一维可压 缩非定常不等爛流动模型和广义黎曼变量特征线 法，计算分析双线隧道2列车交会时隧道内压力的 变化规律，为隧道内衬砌结构和设备的设计及维护 提供参考。
本文采用的计算方法和计算程序，通过多年的发展 已经很完善，与国内外试验数据的验证结果详见文 献［22, 26—27］,这里不再一一给出。
关键词：高速铁路隧道；中国标准动车组；列车交会；空气压力波；气动载荷
中图分类号：U451. 3 文献标识码：A
doi： 10. 3969/j. issn. 1001-4632. 2019. 06. 08
高速列车驶入隧道时，运行引起的空气流动受 到列车和隧道壁的限制被瞬间挤压导致压力突变, 产生隧道内空气压力波，该压力波作用于隧道结构 即产生隧道内的气动载荷。在气动载荷反复作用 下，隧道衬砌表面产生原生裂缝；在频繁变化的空 气压力波的作用下，裂缝还将继续发展，从而降低 衬砌的耐久性和使用功能同时，压力波传入车 厢内，造成人员耳鸣、耳朵疼痛等压力舒适度问 题加］,还对列车的车体结构产生疲劳气动载荷问 题，严重时可能危害列车运行安全。
国外欧洲标准EN14067-5凶中指出，压力变 化引起的气动载荷影响隧道结构的疲劳耐久性设 计。国内《铁路隧道设计规范沪门中，按照最不利 组合给出了隧道内附属设施附加压强建议值。目前 我国高速铁路隧道多为双线隧道，加之中国标准动 车组外形与CRH380A相比有较大改变。故本文以
收稿日期：2018-10-29；修订日期：2018-05-24 基金项目：中国铁路总公司科技研究开发计划课题(2016T004-A) 第一作者：梅元贵(1964-),男，河南荥阳人，教授，博士研究生导师，博士。E-mail： meiyuangui@163. com
高铁列车车辆动力学仿真与实验研究
高铁列车车辆动力学仿真与实验研究摘要：高铁列车作为现代交通工具，其运行速度快、安全性高，受到了越来越多的关注。
为了提高高铁列车的性能，需要对其车辆动力学进行研究。
本文通过对高铁列车车辆动力学的仿真与实验研究，探讨了高铁列车的运行原理、优化方法以及未来发展方向。
首先介绍了高铁列车的发展历史和现状，然后对高铁列车车辆动力学建模进行了深入分析，包括对高铁列车的动力学特性、运行原理和系统结构的描述。
接着，针对高铁列车的动力学仿真进行了详细研究，通过建立数学模型和进行仿真实验，验证了高铁列车在不同条件下的运行效果和性能。
最后，对高铁列车车辆动力学的实验研究进行了总结和展望，提出了未来研究的方向和重点。
关键词：高铁列车；车辆动力学；仿真；实验；优化一、引言高铁列车作为一种新型的交通方式，具有运行速度快、安全性高、能耗低等优点，受到了广泛的关注。
为了更好地发挥高铁列车的优势，提高其性能，需要对其车辆动力学进行深入研究。
车辆动力学是研究车辆运动规律和特性的学科，通过对车辆动力学的研究，可以有效提高车辆的控制性能和运行效率，保障行驶安全。
因此，对高铁列车车辆动力学进行仿真与实验研究具有重要的意义。
二、高铁列车的发展历史与现状高铁列车起源于20世纪60年代，经过几十年的发展，高铁列车已经成为了一种重要的交通方式。
目前，世界各国都在大力发展高铁列车技术，提高高铁列车的运行速度和安全性。
中国作为高铁列车技术的发展领头羊，目前已经建成了世界上最大规模的高铁网络，高铁列车运营里程和车速均处于世界领先水平。
高铁列车的发展主要经历了从初期的速度提升、技术革新到后期的系统优化、运行稳定的过程。
当前，高铁列车的技术水平已经非常成熟，但是仍然存在一些问题需要解决，如车辆动力学特性不够明晰、运行效率有待提高等。
三、高铁列车车辆动力学建模高铁列车的车辆动力学模型是研究高铁列车运动规律的基础，建立合理的模型可以帮助我们更好地理解高铁列车的运行原理和性能特点。
高速列车车辆动力学性能分析与仿真
高速列车车辆动力学性能分析与仿真高速列车是现代高铁交通系统中的重要组成部分，其快速、安全、高效的特点使其成为现代人们日常出行的首选方式。
而高速列车的动力学性能则直接影响着列车的运行速度、稳定性和舒适性。
因此，对高速列车的车辆动力学性能进行分析与仿真具有重要的理论和实践意义。
一、动力学性能分析1. 车辆稳定性分析高速列车在高速运行时，车辆的稳定性是一项重要的参数。
稳定性分析主要包括侧向稳定性、纵向稳定性和车轨耦合稳定性。
通过对车辆的悬挂、车轮与轨道之间的力学关系进行分析，可以评估车辆的稳定性，并采取相应的设计措施来提高稳定性。
2. 列车动力学分析列车动力学分析主要研究列车在不同运行状态下的加速度、速度、减速度等参数。
通过对列车的动力学性能进行分析，可以确定列车的最大运行速度和最大加速度，为高速列车的设计和运营提供重要依据。
3. 车辆空气动力学分析高速列车在高速运行时会受到气动力的影响，而车辆的气动性能直接影响着列车的阻力和能耗。
通过对车辆的外形和流场进行分析，可以评估车辆的气动性能，并提出相应的改进措施来降低阻力和能耗。
二、动力学性能仿真1. 建立车辆动力学模型仿真分析是研究车辆动力学性能的重要手段之一。
首先需要建立准确的车辆动力学模型，包括车体、悬挂系统、牵引系统和制动系统等。
通过建立车辆的数学模型，可以准确地描述车辆的运动状态和受力情况。
2. 仿真分析车辆运行特性利用建立的车辆动力学模型，进行仿真分析可以得到车辆在不同运行状态下的运行特性。
比如在不同速度下的加速度、制动距离、稳定性等参数。
通过对仿真结果的分析，可以评估车辆的性能，优化车辆设计，并为实际运营提供参考。
3. 仿真优化车辆设计基于仿真分析的结果，可以通过调整车辆参数、改进车辆结构和悬挂系统等方式来优化车辆设计。
通过不断的仿真和优化，可以使高速列车的车辆动力学性能得到提升，达到更高的运行效率和更好的乘坐舒适性。
总结：高速列车的车辆动力学性能分析与仿真是提高高速列车运行速度、稳定性和舒适性的重要手段。
高速铁路隧道压力波数值模拟研究
高速铁路隧道压力波数值模拟研究高速铁路隧道是当今重要的交通运输方式之一，其隧道压力波问题是一个必须解决的问题。
隧道内的空气通过高速列车运动所产生的压缩波、扰动波、折射波等反应在隧道周围的山体中，会导致山体应力状态发生变化，影响到隧道的土体周围的稳定性。
因此，人们需要进行数值模拟研究，以预测和控制隧道压力波对隧道、山体以及列车的影响。
隧道压力波数值模拟研究是一种对自然现象进行模拟分析的数值技术。
其基本思路是先确定隧道内、隧道周围空气的流动场、压力场分布等外部条件，再应用计算流体力学、有限元分析等数值模拟方法进行模拟计算。
模拟计算的结果可以提供有关隧道压力波的信息，如压力值、波速、波形等，以及在不同条件下的响应情况，可用于制定隧道防护措施和优化设计方案。
隧道压力波数值模拟研究中，建立了隧道、山体、高速列车与空气的联合模型，进行了复杂的动态分析。
在计算中，需要考虑到空气在隧道内的流动特性、隧道周围山体的形状、特性和初始应力状态，
高速列车的速度和振动等多个因素。
基于这些因素，进行了多组仿真计算和对比分析，得出了隧道压力波产生、传播和衰减等一系列问题的解答。
从数值模拟研究结果来看，隧道内的空气在高速列车行驶时，会受到不同的压力和速度作用，这样就会产生浓厚的压缩波、扰动波，过于强烈的压缩波会引起隧道结构及周围土体的损坏。
因此，需要在速度减小区域设置防护措施，减小压缩波的影响，保护隧道结构的完整性。
总的来说，高速铁路隧道压力波数值模拟研究是一项非常重要的工作。
通过数值模拟研究，能够更好地了解和掌握隧道压力波的产生和传播规律，制定科学、合理的防护措施和优化设计方案，更好地保障高速铁路隧道的安全运行。
高速列车轮轨交互作用力的仿真与优化
高速列车轮轨交互作用力的仿真与优化下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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高速磁浮列车隧道交会时洞内压力波动数值模拟研究
高速磁浮列车隧道交会时洞内压力波动数值模拟研究我国时速600 km 高速磁浮列车,规划试验速度达到650 km·h-1。
德国常导磁浮列车TR—09载人最高试验速度曾达到550 km·h-1,日本超导磁浮MLX列车在山梨试验线的最高试验速度达到603 km·h-1。
而世界上目前仅有的运营线——中国上海磁浮列车示范运营线运营速度为430 km·h-1。
可见,相比于传统轮轨高速列车,高速磁浮列车的运营速度将显著提高,其空气动力学问题尤其隧道空气动力学问题势必更加突出［1］。
按目前对轮轨高速列车隧道压力波问题的认识,2 列列车交会的隧道压力波问题更严峻。
隧道压力波效应除引起司乘人员耳感不适问题和车辆车体及部件的疲劳损伤问题外,也会危及隧道内附属设备［2］及隧道内工作人员［3-4］。
实际运营时,虽然可通过一定措施减小或避免隧道内交会,但在制定双线隧道净空面积等时则必须考虑隧道内交会工况。
因此,有必要对高速磁浮列车隧道交会压力波问题进行研究。
然而,目前对高速磁浮列车隧道压力波问题的系统研究还相对较少,已公布成果多集中在日本、德国和中国。
日本自1977年先后建成宮崎试验线和山梨试验线,对高速磁浮列车各类空气动力学问题进行了系统研究。
菅沢正浩等［5］对MLX01试验列车的车体表面压力、车尾流动分离、气动阻力、微气压波及车内外噪声特性等进行了实车测试。
山崎幹男等［6-7］结合实车试验及数值模拟方法,研究了3 辆编组MLX01 试验列车以500 km·h-1 通过4 km 隧道时的压力波动。
木川田一弥［8］采用浅水槽进行了试验研究,得出换算为实际车速500 km·h-1,阻塞比0.130 时,单列车在1 445 m隧道运行时隧道中央压力为9 kPa,交会时则高达18 kPa。
近年来,高橋和也［9-10］、本田敦［11-12］以及齋藤実俊［13］等系统研究了浅支坑及开孔缓冲结构对高速磁浮隧道微压波的减缓作用。
高速列车隧道会车压力波动问题
Investigation of Air Pressure Pulse When Two High-speed Trains Passing by Each Other in Tunnel
LI Renxian GUAN Yongjiu
(School of Mechanical Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031)
体压力变化规律，几十年来做了大量的研究工 [1] 作。如德国和瑞士研究者 1979 年在 Heitersburg 隧道测量了会车时列车侧壁上的压力变化；日本学 [2] 者 KOMATSU 等 1999 年测量了 300 系列车在隧 道内会车时的压力变化和列车横向加速度； [3-4] MANCINI 等 2002 年在罗马至佛罗伦萨的线路上 测量了隧道内会车压力波。 我国的研究者 2009 年在 武广高速铁路的九子仙隧道和大瑶山隧道分别对 CRH2 型和 CRH3 型高速列车进行了隧道会车试 [5] 验 ，2011 年在京沪高铁多个隧道测量了列车侧壁 [6] 上的气体压力变化历程 。与此同时大量的计算分
第 48 卷第 20 期 2012 年 10 月
机
械
工
程
学 报
Vol.48 Oct.
No.20 2012
JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
DOI：10.3901/JME.2012.20.127
高速列车隧道会车压力波动问题*
李人宪 关永久
成都 610031) (西南交通大学机械工程学院
图5
列车隧道内会车计算区域
图4
明线会车与隧道会车压力波幅值比较
从图 2 看出，不考虑隧道入口效应时，会车过 程使观测列车侧壁压力大幅降低。如果考虑入口效 应，会车过程引起的压力波动将会叠加在由于入口 效应引起的压力波动之上。可以推论，如果会车过 程发生在入口效应产生的压力波的波峰处，会车使 该处压力降低，似乎不会引起太大的问题；但如果 会车过程发生在波谷处，则会车将会使该处压力进 一步大幅降低，产生更大的负压，可能会引起比较 大的问题(如对侧窗强度影响、 对空调系统新风流量 影响，对列车侧向力影响等等)。因此希望了解入口 效应引起的隧道内压力波的波峰和波谷可能出现在 哪里，出现最大波谷的会车位置将在哪里。 1.3 考虑隧道入口效应的会车过程计算 建立流场计算模型如图 5 所示。中间隧道为平 直隧道模型， 沿线路方向隧道口两边建立长 150 m、 宽 40 m、高 20 m 的流场空间计算区域，在这两块 流场空间区域内，各有一列三车编组的列车，列车 2 总 长 76.3 m ， 最 大 横 截 面 积 11.2 m 。 阻 塞 比 R=0.112。截面 A 和截面 D 为压力边界条件；流场 底面(地面)、截面 B、截面 C 和隧道壁面为无滑移 壁面边界条件，采用标准壁面函数近似模拟固体壁 面附近流场；其他 6 个截面为对称边界条件。两列 车及其附近移动网格区域以给定的车速相向移动。 为检验计算模型的正确性，将我国在武广线九 子仙隧道进行的隧道会车试验的实测数据与上述计 算模型的计算结果进行了对比。试验车型与计算模 型一致。九子仙隧道长 2 728 m，试验车速为 300 km/h。压力测点布置在尾车交会侧中部窗中心高度 处。两列车在隧道中点交会。实测的压力变化历程 与计算结果对比如图 6 所示。由图 6 中可以看出，相
高速列车明线交会压力波特性研究
高速列车明线交会压力波特性研究
张颖;吴颂平
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2010(010)036
【摘要】列车交会压力波是影响列车运行安全性和乘客舒适性的重要因素之一,因此需对压力波特性展开研究.采用计算流体力学方法数值求解雷诺平均N-S方程,对不同时速和线间距下国产新型高速列车会车过程开展三维非定常仿真,得出了压力波以及侧向力的变化规律曲线.结果表明最大压力波幅值出现在尾车等截面与变截面过渡处的鼻尖高度位置.会车过程中,车体将承受两次排斥力和一次吸引力,这将对列车的稳定行驶产生一定的影响.压力波幅值和列车所受的侧向力均随会车速度的增大而增大,随会车线间距的增大而减小.
【总页数】5页(P9014-9018)
【作者】张颖;吴颂平
【作者单位】北京航空航天大学,国家计算流体力学实验室,北京100191;北京航空航天大学,国家计算流体力学实验室,北京100191
【正文语种】中文
【中图分类】V211.3
【相关文献】
1.高速列车隧道内交会压力波基本特性数值模拟研究 [J], 许建林;孙建成;梅元贵;王瑞丽
2.高速列车明线交会时车体振动特性与气动载荷关系研究 [J], 何洪阳;陈春俊
3.高速列车明线交会压力波特性研究 [J], 李现今;刘晨辉;杨国伟
4.线间距对高速列车隧道内交会压力波影响的数值模拟研究 [J], 胡啸;孔繁冰;梁永廷;于淼;段修平;梅元贵
5.高速列车不等速明线交会时压力波幅值与车速之间的关系研究 [J], 赵凡;齐琛;李伟斌;马洪林;王跃军
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文章 编 号 ：０ ２７ ０ （ ０ ０ ０ ～ ０ ４０ １ ０ —６ ２ ２ １ ） ６０ ０ ～ ３
铁道车辆 第４ 卷第６ ００ 月 ８ 期２１ 年６
＿＿＿
同速 列 车 交 会 压 力 波 仿 真 与 试 验 对 比分 析
口
ｌ
程 亚军 ，刘风 华 滕 万 秀 ， ，王 东屏
果 。
参考文献 ｉ
［］ 罗世 辉． 连低 地板有 轨 电车的 动力学 性能 ［ ］ 机 车 电传动 ， １ 大 Ｊ．
２ ０ （ ）： ０ ３ ． ０ １， ３ ３ －一 ３
４ 结论
通 过本文 的分析 可 以得 出 以下结 论 ：
・
（ ）单 轮组转 向架有 别 于 两 轴转 向架 ， 曲线 通 １ 其 过性 能和直线运 行稳定 性主要 取决 于二系悬挂 参数 及
的范 围 内， 文计算 域大小 为 ２ ０ｍ×４ 本 ７ ０ｍ×４ 如 ０ｍ，
图 １所 示 。
目前 ， 空气 动力学研 究有计 算机仿 真 、 比例模 型风 洞试验 和实车 线路测试 等方法 。本文 建立 了某 高速 动 车组交会 模型 ， 并将仿 真 分 析结 果 与试 验 数 据进 行 了 对 比分 析 ， 验证 了仿真 分析结 果 的准确 性 。
波变化 梯度 非 常大 ， 车 辆 安全 运 营产 生 较 大 的负作 对
用人 为设 置 的一 个 计算 空 间 ， 理论上 是计算 域越 大越 好 ， 有 时受 到各 种 条 件 的限 但 制（ 如计 算机 硬件 能力 等 ） 需 要将 计 算域 设 置 在有 限 ，
化 ， 真分 析 结 果 可 以 为新 车型 设 计 与 改 进提 供 可 靠的 参 考 数 据 。 仿
关键词 ： 高速 列 车 ； 交会 ； 力波 ； 真 压 仿 中图 分 类 号 ： ７ ． １ Ｕ２ ０ １ 文 献 标 识 码 ： Ｂ
随着高速 动车组 的 上线 运 营 ， 列车 周 围 空气 动 力 学影 响受 到 了广泛 的关 注 。它 不仅影 响列车 正常行驶
分 为 ８ ０万个 单 元 ， ５ ４ ７ ６万个 节 点 。局 部 仿 真 模 型 如 图 ２所示 。将 划分 好 的 网格 导 人 流 体 软 件 中 ， 进行 瞬
２ 仿 真 结 果 与 试 验 结 果 对 比分 析
为 了将 仿真 分 析结 果 与 试 验 结果 进 行 对 比 ， 列 在
图 １ 列车 交会 流 场 仿 真 模型
为 了更好 地模拟 列 车 表 面 的流 场 ， 近车 体 表 面的 网格划 分得 比较密 ， 同时需 要考 虑边界层 的影响 ， 对远
离列 车表面 的 网格进 行 了适 当的稀疏 。仿 真模 型共划
得该 独轨车辆 比传统 钢轮 钢轨驱 动车辆具 有更好 的驱 动和制 动效果 。但 与此 同时 ， 也带 来 了损 耗 过 大 的后
（ ． 春轨 道 客 车股 份 有 限 公 司 技 术 中心 ， 林 长春 １ ０ ６ ； １长 吉 ３ ０ ２ ２ 大 连 交通 大 学 机 械 工 程 学 院 ， 宁 大 连 １ ６ ２ ） ． 辽 １ ０ ８
摘 要 ： 立 了某 高速 列 车 ４辆 编 组 的 列 车 空 气动 力 学 交 会 模 型 ， 拟 列 车 交会 时表 面 空 气 压 力 波 的 变 化 ， 将仿 建 模 并 真分 析 结 果 与 实 车试 验 结 果 数据 进 行 了对 比分 析 。 分析 结果 表 明 ， 真 模 型 能 够基 本 模 拟 列 车 实 车 运 行 时的 压 力 波 变 仿
Ｅ］ 李 ２
明 ， 焕 云， 戴 丁 磊． ０ 低 地 板 轻 轨 车 建 模 及 动 力 学 分 析 ７
Ｆ］ Ｊ．交 通运 输 工程 学 报 ，０ ４ （） ４ — ５ ． ２０ ，２ ：９ ２ Ｅ］ 周 维 江 ， 伯 铭 ， ３ 王 曲文 强 ．单 轴 转 向 架 平衡 作 用 拉 杆 的作 用 分 析 和
态 边界条 件设 置 ， 文 采 用 滑移 网格 的方 式 进 行仿 真 本
计算 ， 界条 件设置 见表 １ 边 。
车头部 分别 取 ４点 ， 点 的 位 置 如 图 ３所 示 。其 中点 各 １ 列 车头部 鼻 尖 处 ， 他 ３点分 别 位 于 列 车 头 部 纵 为 其 向对称 面上 。实 际测 试 曲线是 在秦 沈线 山海关 一绥 中
参 数 选 择 Ｅ３ 内燃 机 车 ，０ ８ （ Ｏ ：８ ２ ． Ｊ． ２ ０ ，１ ） １— ３
（ 辑 ： 玉坤 ） 编 田
驱动 ， 由于轮胎 与轨面 之间存 在较大 的黏着 系数 ， 使 这
・ ‘
高速 列车 交会 压 力 波仿 真 与 试 验 对 比 分析
程 亚军， 凤华 ， 万秀， 刘 滕 等
平衡杆 刚度 。在 曲线通 过性能 与平稳 性指标 之 间并 没
有太 多的矛盾 ， 这就 为单 轮组 转 向架 的二 系 悬挂 参 数 提供 了更 多 的选 择余地 。 （ ）单 轮组转 向架 不 同于 两 轴转 向架 ， 牵 引 杆 ２ 其
和平衡杆 的刚 度以及位 置选择 很重要 。 （ ）单 轮组转 向架的 曲线通过 性能优 良。 ３ 本 文所研究 的独轨 车辆采 用 了十分独特 的轮胎 式
人 网格前 处理 Ｈｙ ｅｍｅｈ软件 中， 取列车 的表 面特 ｐｒ ｓ 抽 征， 对列 车表 面特 征 进 行 几 何 清 理 ， 置 合 理 的计 算 设
的能量 消耗 ， 而且对列 车 运行 安 全性 和舒适 性 产 生很 大的影 响 。尤其 在两 列 车交 会 瞬 间 ， 车辆 承受 的压力
１ 模型建立与边界条件设置
本 文仿真 模 型 在 建 立 的 过 程 中进 行 了 适 当 的 简 化， 首先 在 Ｃ ｔ ａｉ ａ软件 中进行 几何 建模 ， 将三 维模 型 导
收稿 日期 ：０ ９０—７ 修 订 日期 ：Ｏ ｏ０—９ ２０ —８０ ； ２ ｌ ３０ 作 者简 介 ： 亚 军 （９ ０）男 ， 程 师 。 程 １８一 ， 工