強(qiáng)風(fēng)是威脅高速列車運(yùn)行安全的復(fù)雜環(huán)境之一,我國(guó)沿海線夏季臺(tái)風(fēng)、蘭新二線的春秋季風(fēng)等都嚴(yán)重威脅到高速列車的運(yùn)營(yíng)安全,尤其是在強(qiáng)側(cè)風(fēng)作用下,高速列車受到的橫向氣動(dòng)力使列車車體產(chǎn)生劇烈橫向振動(dòng),使高速列車姿態(tài)發(fā)生嚴(yán)重變化,隨著風(fēng)速和車速逐漸增大,這種情況更加嚴(yán)重,最終可能導(dǎo)致列車延誤、脫軌、甚至傾覆和人員傷亡事故。為了確保強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下高速列車安全運(yùn)行,不但要采取被動(dòng)防風(fēng)措施,而且最主要的是必須對(duì)列車的運(yùn)行速度和姿態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整和控制。因此,開(kāi)展大風(fēng)環(huán)境下高速列車安全運(yùn)行主動(dòng)控制策略研究,為鐵路運(yùn)營(yíng)部門避免在惡劣風(fēng)環(huán)境下發(fā)生安全事故、進(jìn)行科學(xué)決策和安全行車指揮調(diào)度等,確保高速列車安全運(yùn)行提供參考依據(jù),也是研建具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高速列車ATO（Automatic Train Operation）控制系統(tǒng)的核心關(guān)鍵技術(shù)之一。大風(fēng)環(huán)境下高速列車的運(yùn)行是一個(gè)強(qiáng)耦合、高度非線性過(guò)程,且隨著風(fēng)速增大和車速增加,這種特性逐漸增強(qiáng),因此需要更高要求的控制系統(tǒng)及其智能控制算法。本文以側(cè)風(fēng)環(huán)境下高速列車為研究對(duì)象,以列車牽引運(yùn)動(dòng)學(xué)、風(fēng)特性及其對(duì)列車的作用和影響、多體系動(dòng)力學(xué)和空氣動(dòng)力學(xué)等為基礎(chǔ),通過(guò)對(duì)脈動(dòng)風(fēng)特性... 

【文章來(lái)源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：158 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

強(qiáng)側(cè)風(fēng)造成高速列車脫軌傾覆事故現(xiàn)場(chǎng)

長(zhǎng)、氣候最惡劣的高原鐵路[13,14]。青藏線上的大風(fēng)日較多，沿線年平均大風(fēng)日為 ～160 天，最大風(fēng)速達(dá)到 20m/s～28m/s[15]，雖然青藏鐵路線目前不屬于高速客運(yùn)專列車的運(yùn)行也嚴(yán)重受到強(qiáng)風(fēng)威脅；蘭新二線鐵路線路經(jīng)過(guò)新疆境內(nèi)的煙墩風(fēng)區(qū)、百區(qū)、三十里風(fēng)區(qū)、達(dá)坂城風(fēng)區(qū)和甘肅境內(nèi)的安西風(fēng)區(qū)等大風(fēng)區(qū)，總長(zhǎng)度達(dá) 460 公蘭新線、南疆線通車以來(lái)，大風(fēng)曾多次造成既有蘭新、南疆鐵路列車停輪、脫軌、和翻車等鐵路交通事故，吹翻列車將近 100 輛，直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò) 1000 萬(wàn)元[14,1典型的例子為2007年從烏魯木齊開(kāi)往阿克蘇的 5806次旅客列車在南疆線上距離吐 70 公里處突遇 13 級(jí)大風(fēng)，造成列車 9 至 19 節(jié)車輛脫軌，事故造成多人傷亡和重濟(jì)損失[17]，如圖 1.1（d）所示。 2011 年 6 月 30 日通車的我國(guó)京滬高速客運(yùn)專線中國(guó)成立以來(lái)一次建設(shè)里程最長(zhǎng)、投資最大、標(biāo)準(zhǔn)最高的高速鐵路，線路全長(zhǎng) 1里，全線縱貫北京、天津、滄州、德州、濟(jì)南、蚌埠、南京和上海大城市，沿途鐵路最大風(fēng)速極有可能超過(guò) 30m/s，而有些地方的極大風(fēng)速甚至都超過(guò) 35m/s[18]。因國(guó)青藏鐵路線，以及蘭新二線和京滬高速客運(yùn)專線都極有可能造成嚴(yán)重的大風(fēng)行車事故，從而在強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下運(yùn)行的列車發(fā)生脫軌甚至傾覆安全性問(wèn)題也引起了國(guó)內(nèi)外、專家和鐵路部門等廣泛的關(guān)注與重視。

圖 1.3 我國(guó)快速鐵路網(wǎng)規(guī)劃圖綜上所述，強(qiáng)風(fēng)（特別是強(qiáng)側(cè)風(fēng)）是自然環(huán)境（包括地震、強(qiáng)風(fēng)、雨雪、泥石流坡等）威脅高速列車運(yùn)行安全的復(fù)雜環(huán)境之一，強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下高速列車脫軌甚至傾覆要原因有三點(diǎn)，其一，風(fēng)速超過(guò)臨界值，而列車運(yùn)行速度在臨界運(yùn)行范圍內(nèi)；其車運(yùn)行速度超過(guò)臨界值，而風(fēng)速不足以給高速列車安全運(yùn)行造成威脅；其三，風(fēng)速車運(yùn)行速度都超過(guò)各自的臨界值。由此可見(jiàn)，高速列車經(jīng)過(guò)大風(fēng)區(qū)時(shí)，需要采取有被動(dòng)防風(fēng)措施和主動(dòng)控制限速來(lái)保證高速列車的安全運(yùn)行，其中，主動(dòng)控制限速需全性高、可靠性高、控制精度高、響應(yīng)速度快的自動(dòng)智能列車控制系統(tǒng)，如何設(shè)計(jì)科學(xué)合理的智能控制系統(tǒng)和算法以實(shí)現(xiàn)對(duì)強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下運(yùn)行的高速列車進(jìn)行有效、實(shí)控制，從而進(jìn)一步提升系統(tǒng)的效率和安全，確保高速列車運(yùn)行安全成為了亟待解決鍵問(wèn)題。我國(guó)的高速鐵路建設(shè)蓬勃發(fā)展，“四縱四橫”鐵路客運(yùn)專線和三個(gè)城際快速客運(yùn)即將完成，然而，強(qiáng)風(fēng)（尤其是強(qiáng)側(cè)風(fēng)）造成高速列車脫軌甚至傾覆事故卻時(shí)有發(fā)此，本文的主要研究?jī)?nèi)容和工作恰好是在這種機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的背景下進(jìn)行的。那強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下如何避免或減少列車脫軌甚至傾覆事故的發(fā)生，已經(jīng)成為高速列車運(yùn)行

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3466301