近年來極端異常天氣常常出現(xiàn),隨著我國列車運(yùn)行速度不斷地提高,車輛在受橫風(fēng)作用運(yùn)行時的安全性也逐漸凸顯,尤其車輛在具有特殊地形地貌區(qū)域(如蘭新線、沿海地區(qū))運(yùn)行時,即使車輛運(yùn)行速度不高(100km/左右),車輛受橫風(fēng)作用也容易發(fā)生傾覆、脫軌現(xiàn)象,造成重大人員傷亡、財產(chǎn)損失,因此研究車輛在橫風(fēng)作用下運(yùn)行安全性有現(xiàn)實需求。本文通過查找大量文獻(xiàn),總結(jié)目前研究車輛在橫風(fēng)作用下運(yùn)行安全性的常用方法。研究方法可大致分為風(fēng)洞實驗、現(xiàn)場實驗為主的實驗法和計算流體動力學(xué)(CFD)、多體動力學(xué)仿真法,這兩類方法均已運(yùn)用到我國高速列車運(yùn)行安全性的研究,很好的指導(dǎo)了我國高速列車及線路的設(shè)計。但實踐表明,中低速運(yùn)行列車在遇突發(fā)的強(qiáng)烈橫風(fēng)時也會發(fā)生傾覆、脫軌事故,本文通過對國外標(biāo)準(zhǔn)GM/RT2142(英國標(biāo)準(zhǔn))、EN14067(歐洲標(biāo)準(zhǔn))以及AS7509.1(澳大利亞標(biāo)準(zhǔn))進(jìn)行介紹,探究一種低成本可靠的評估在橫風(fēng)作用下,車輛中低速運(yùn)行安全性的簡化評價方法。首先介紹標(biāo)準(zhǔn)GM/RT2142中的風(fēng)向角—側(cè)翻風(fēng)速曲線評價車輛在橫風(fēng)作用下的運(yùn)行安全性的計算方法,針對某設(shè)計時速為160km/h動力車,采用單一變量法對該標(biāo)準(zhǔn)中的參數(shù)進(jìn)行定性、定量計算分析,研究發(fā)現(xiàn):該標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)出電機(jī)懸掛方式對機(jī)車車輛抗傾覆能力的影響較小;對某動力車而言,軸重每増加5%,面積A、高度H每減少5%車輛臨界傾覆風(fēng)速分別提高1.13、1.83、2.1m/s;改變機(jī)車車輛屋頂輪廓外形是提高機(jī)車車輛抗傾覆能力最有效的方法。其次探究標(biāo)準(zhǔn)EN14067中簡化分析車輛在橫風(fēng)作用下運(yùn)行安全性的方法,推導(dǎo)出三質(zhì)量模型的力矩平衡公式,公式表明若未平衡力方向和橫風(fēng)風(fēng)向同向,車輛所受氣動傾覆力矩較大,車輛運(yùn)行時更容易被傾覆;采用標(biāo)準(zhǔn)中的預(yù)測公式和三質(zhì)量模型,利用MATLAB繪制了國內(nèi)某時速160km/h動力車的風(fēng)特性曲線,評估該車輛的運(yùn)行速度限值,動力車過曲線遇到惡劣的橫風(fēng)時,動力車降速運(yùn)行不一定能夠確保車輛安全運(yùn)行,建議應(yīng)及時調(diào)整車輛運(yùn)行速度到均衡速度附近,可以保證運(yùn)行安全。最后利用SIMPACK軟件建立多體動力學(xué)模型,按照AS7509.1標(biāo)準(zhǔn)中,施加最大氣動傾覆力矩模擬風(fēng)載,采用轉(zhuǎn)向架傾覆系數(shù)評價該動力車運(yùn)行安全性。分析表明該動力車運(yùn)行速度達(dá)到250km/h時,傾覆系數(shù)不超標(biāo)。另外研究橫風(fēng)方向?qū)Υ瓜蛄�、輪重減載率動力學(xué)指標(biāo)的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),未平衡力和風(fēng)向同向會惡化垂向動力學(xué)指標(biāo),結(jié)論可用于曲線線路段指導(dǎo)擋風(fēng)墻設(shè)置,且仿真結(jié)果進(jìn)一步驗證了前面簡化方法分析的結(jié)論。
【學(xué)位單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U270.1;U298
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 論文選題的背景及意義
    1.2 國外橫風(fēng)下車輛運(yùn)行安全性的研究現(xiàn)狀
    1.3 國內(nèi)橫風(fēng)下車輛運(yùn)行安全性的研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的研究內(nèi)容
第2章 國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)簡介
    2.1 GM/RT2142標(biāo)準(zhǔn)簡介
    2.2 EN14067-6標(biāo)準(zhǔn)簡介
    2.3 AS7509.1標(biāo)準(zhǔn)簡介
第3章 標(biāo)準(zhǔn)GM/RT2142中的簡化評價方法
    3.1 臨界傾覆風(fēng)速的計算
        3.1.1 參數(shù)的定義
        3.1.2 臨界傾覆速度的計算過程
    3.2 評價某動力車在橫風(fēng)作用下運(yùn)行安全性
        3.2.1 動力車參數(shù)的確定方法
        3.2.2 基于標(biāo)準(zhǔn)評價該動力車在橫風(fēng)作用下運(yùn)行安全性
    3.3 研究提高機(jī)車車輛抗傾覆能力的方法
        3.3.1 質(zhì)量參數(shù)的影響
        3.3.2 橫向位移參數(shù)的影響
        3.3.3 側(cè)面積A和高度H的影響
        3.3.4 車頂外形輪廓的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 標(biāo)準(zhǔn)EN14067中的簡化評價方法
    4.1 預(yù)測公式
    4.2 三質(zhì)量模型
    4.3 三質(zhì)量模型力矩平衡推導(dǎo)
        4.3.1 車輛的三質(zhì)量模型在直線上力矩平衡的推導(dǎo)
        4.3.2 車輛的三質(zhì)量模型在曲線上力矩平衡的推導(dǎo)
    4.4 風(fēng)特性曲線以及風(fēng)特性曲線表
        4.4.1 風(fēng)特性曲線的介紹
        4.4.2 繪制某動力車的風(fēng)特性曲線
    4.5 本章小結(jié)
第5章 風(fēng)載下動力車動力學(xué)仿真
    5.1 動力車動力學(xué)模型的建立
    5.2 曲線線路設(shè)置依據(jù)
    5.3 利用AS7509.1標(biāo)準(zhǔn)評價動力車橫風(fēng)下運(yùn)行安全性
    5.4 橫風(fēng)風(fēng)向變化對動力車過曲線時垂向動力學(xué)性能的影響
        5.4.1 曲線計算工況的選取
        5.4.2 動力學(xué)指標(biāo)的選定
    5.5 仿真結(jié)果與分析
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 胡亞東;;堅持自主創(chuàng)新道路 積極推進(jìn)中國標(biāo)準(zhǔn)動車組研制[J];中國鐵路;2014年08期

2 勾洪浩;羅赟;;利用GM/RT 2142標(biāo)準(zhǔn)評價大風(fēng)環(huán)境下機(jī)車車輛的抗傾覆能力[J];鐵道車輛;2012年05期

3 李田;張繼業(yè);張衛(wèi)華;;橫風(fēng)下高速列車流固耦合動力學(xué)聯(lián)合仿真[J];振動工程學(xué)報;2012年02期

4 劉建新;王開云;封全保;;機(jī)車車輛二系橫向止擋結(jié)構(gòu)參數(shù)[J];西南交通大學(xué)學(xué)報;2008年04期

5 劉堂紅;田紅旗;;列車交會篷布?xì)鈩恿Ψ治鯷J];交通運(yùn)輸工程學(xué)報;2008年02期

6 劉慶寬;杜彥良;喬富貴;;日本列車橫風(fēng)和強(qiáng)風(fēng)對策研究[J];鐵道學(xué)報;2008年01期

7 高廣軍;田紅旗;苗秀娟;;青藏線棚車在強(qiáng)橫風(fēng)下的穩(wěn)定性研究[J];中國科技論文在線;2007年09期

8 李樹德;;京滬高速鐵路研究歷程和主要工程概況[J];鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計;2006年S1期

9 任尊松;徐宇工;王璐雷;邱英政;;強(qiáng)側(cè)風(fēng)對高速列車運(yùn)行安全性影響研究[J];鐵道學(xué)報;2006年06期

10 王永冠,陳康;橫風(fēng)對高速動車曲線通過性能的影響[J];西南交通大學(xué)學(xué)報;2005年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 郗艷紅;橫風(fēng)作用下的高速列車氣動特性及運(yùn)行安全性研究[D];北京交通大學(xué);2012年

2 曹樹森;電氣化鐵路接觸網(wǎng)體系環(huán)境荷載下動力可靠性研究[D];西南交通大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 雷國茂;橫風(fēng)作用下高速列車氣動特性及其運(yùn)行安全性能研究[D];西南交通大學(xué);2017年

2 黃聰;強(qiáng)側(cè)風(fēng)環(huán)境下鋼軌打磨車氣動特性和運(yùn)行安全性研究[D];西南交通大學(xué);2016年

3 彭祎愷;高速列車側(cè)風(fēng)安全性研究[D];西南交通大學(xué);2015年

4 馬小云;高速列車的橫風(fēng)效應(yīng)及動力學(xué)性能研究[D];北京交通大學(xué);2011年

本文編號：2881758