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横风作用下货物列车通过大跨度铁路斜拉桥的走行安全性研究

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中国铁道科学 2016年第2期37卷 41-47页

作者：郭向荣何玮朱志辉何旭辉中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075

根据弹性系统动力学总势能不变的原理,以轨道不平顺作为自激励、风荷载作为外部激励,建立考虑风荷载作用的车—桥系统耦合振动方程,对横风作用下满载和空载2种运营工况下货物列车通过大跨度铁路斜拉桥时的走行安全性进行研究。结果表明... 详细信息

根据弹性系统动力学总势能不变的原理,以轨道不平顺作为自激励、风荷载作为外部激励,建立考虑风荷载作用的车—桥系统耦合振动方程,对横风作用下满载和空载2种运营工况下货物列车通过大跨度铁路斜拉桥时的走行安全性进行研究。结果表明:在桥面风速为25m·s-1情况下,当车速低于100km·h-1时满载货物列车的脱轨系数和轮重减载率均未超标,而车速高于40km·h-1时空载货物列车的脱轨系数和轮重减载率均超标;相对于满载工况,空载工况下桥梁与列车的动力响应受车速和桥面风速的影响较大,而受列车在桥面迎、背风位置的影响较小;在横风作用下,货物列车通过大跨度铁路斜拉桥时,空载工况的车辆响应明显大于满载工况,因此货物列车以空载状态通过大跨度铁路斜拉桥时应根据桥面风速合理降低车速。

关键词：货物列车大跨度斜拉桥横风作用动力响应行车安全

横风作用对重载铁路桥上列车脱轨全过程的影响

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铁道学报 2022年第8期44卷 125-134页

作者：龚凯刘林芽向俊余翠英刘全民杨海明华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西南昌330013 华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心江西南昌330013 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 华东交通大学理学院江西南昌330013

基于货物列车-轨道-桥梁系统(FTTB系统)空间振动计算模型,将横风作用转化为构架蛇行波,建立横风作用下FTTB系统空间振动计算模型;根据列车脱轨能量随机分析方法,提出横风作用下重载铁路桥上列车脱轨全过程计算方法及列车脱轨预警原理;... 详细信息

基于货物列车-轨道-桥梁系统(FTTB系统)空间振动计算模型,将横风作用转化为构架蛇行波,建立横风作用下FTTB系统空间振动计算模型;根据列车脱轨能量随机分析方法,提出横风作用下重载铁路桥上列车脱轨全过程计算方法及列车脱轨预警原理;实现不同风速、车速下桥上列车脱轨全过程计算,分析横风对列车脱轨全过程的影响。结果表明:车速60~80 km/h、风速20.7~28.4 m/s时,车轮悬浮量均达到25 mm,列车脱轨;随着风速及车速的增大,脱轨系数、轮重减载率、转向架与钢轨横向相对位移、梁跨跨中及墩顶横向位移均增大明显;考虑安全系数1.25,得到不同车速、风速下转向架与钢轨横向相对位移预警阈值。上述结论可为研发横风作用下桥上列车脱轨预警装置提供理论依据和基础数据。

关键词：铁道工程重载铁路桥梁横风作用列车脱轨全过程脱轨预警装置

横风作用下考虑车辆运动的车桥系统气动特性的数值模拟研究

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工程力学 2013年第2期30卷 318-325页

作者：韩艳胡揭玄蔡春声李仁发湖南大学计算机与通信学院湖南长沙410082 长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410114 美国路易斯安那州立大学美国路易斯安那州巴吞鲁日70803

车辆和桥梁气动力参数的准确识别是风-车-桥系统耦合振动研究的前提,目前大多数研究中通常忽略了车辆和桥梁间的相对运动。由于采用风洞试验测量手段研究此类问题存在一定困难,因此该文基于CFD数值仿真平台采用动网格技术模拟计算了横... 详细信息

车辆和桥梁气动力参数的准确识别是风-车-桥系统耦合振动研究的前提,目前大多数研究中通常忽略了车辆和桥梁间的相对运动。由于采用风洞试验测量手段研究此类问题存在一定困难,因此该文基于CFD数值仿真平台采用动网格技术模拟计算了横风作用下考虑车辆运动的车辆和桥梁气动特性,分析研究了风场的紊流特性、车辆的运动速度以及车桥的相互气动干扰对车辆和桥梁气动特性的影响。计算结果表明:车辆和桥梁的气动力特性受车辆的运动速度和车桥间的相互作用影响较大,风场的紊流特性对车辆和桥梁的气动力也有一定影响。最后通过对比分析单车、桥和车-桥耦合的流场压力和速度云图,探讨了车辆和桥梁气动力的相互作用机理。

关键词：风-车-桥系统横风作用车辆运动气动特性动网格技术

横风作用下坝体与心墙填筑高差的防风结构研究

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水利水电科技进展 2020年第5期40卷 89-94页

作者：郭立博何建新杨海华新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052

为降低碾压式沥青混凝土心墙在强风下填筑时心墙施工区风速,使风力等级达到规范要求,提出了利用坝体与心墙填筑高差形成防风结构的方法对心墙处近地面风速进行消减,并通过现场试验和数值模拟的方法对横风下不同设计形式的防风结构风力... 详细信息

为降低碾压式沥青混凝土心墙在强风下填筑时心墙施工区风速,使风力等级达到规范要求,提出了利用坝体与心墙填筑高差形成防风结构的方法对心墙处近地面风速进行消减,并通过现场试验和数值模拟的方法对横风下不同设计形式的防风结构风力消减效果进行了评估。结果表明:增加防风结构高差和减小设置距离有利于心墙处近地面风速的消减;8级风(风速20.7 m/s)条件下,防风结构设置距离为9.08 m时,高差为10 m和12 m的心墙处近地面风力可消减至4级风(风速5.5 m/s)以下;设置距离和达到防风要求的最小高差呈线性关系;风速和达到防风要求的最小高差符合二次多项式关系。

关键词：防风结构填筑高差设置距离横风作用数值模拟碾压式沥青混凝土心墙

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考虑横风作用的公路平曲线最小半径研究

中国公路学报 2014年第1期27卷 38-43页

作者：许金良王恒赵利苹韩跃杰长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室陕西西安710064 郑州航空工业管理学院土木建筑工程学院河南郑州450015

为研究横风作用对路线设计指标的影响,以小客车和集装箱车为代表车型,分别制作了1∶4和1∶12的试验模型,采用风洞试验方法,以8m·s-1和13m·s-1两种风速,于0°和90°两个方向分别进行了均匀流的风场模拟,获得了小客车和集装箱车受到的... 详细信息

为研究横风作用对路线设计指标的影响,以小客车和集装箱车为代表车型,分别制作了1∶4和1∶12的试验模型,采用风洞试验方法,以8m·s-1和13m·s-1两种风速,于0°和90°两个方向分别进行了均匀流的风场模拟,获得了小客车和集装箱车受到的风作用力。基于汽车动力学理论,分析了汽车在弯道路段的行驶状态,建立了考虑横风影响的汽车稳定行驶模型,计算了不同风速和运行速度下平曲线最小半径的极限值和一般值。研究结果表明:车辆受到的风作用力随风等级增加而增加;相同等级的风作用下,集装箱车受到的风作用力远大于小客车受到的力;公路设计速度越高,风力对其平曲线最小半径影响越大;风力超过8级时,考虑风作用的最小半径极限值已超过《公路工程技术标准》规定的一般值。研究结果可为风区公路安全性设计提供指导。

关键词：道路工程平曲线最小半径风洞试验横风作用横向力系数

横风作用下列车动力车运行安全性与动态特性试验研究

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铁道机车车辆 2023年第3期43卷 9-16页

作者：张志超屈东李谷储高峰祖宏林何德华中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081 中国铁路西安局集团有限公司科技和信息化部西安710054

强风作用会对列车运行安全性与稳定性产生重要影响作用,文中通过深入分析某动力集中动车组在大风环境下的动力学试验数据,明确了横风作用下列车动力车的主要运动形态,研究了横风风压、线路线况、列车速度等对列车运行安全性与动态特性... 详细信息

强风作用会对列车运行安全性与稳定性产生重要影响作用,文中通过深入分析某动力集中动车组在大风环境下的动力学试验数据,明确了横风作用下列车动力车的主要运动形态,研究了横风风压、线路线况、列车速度等对列车运行安全性与动态特性的影响规律。结果表明:横风作用主要引起列车动力车车体侧滚和横摆运动,同时伴有一定摇头运动,使其脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力等安全性指标和车体横向振动加速度、横向平稳性指标数值明显增大;不同线路工况时横风对轮轨动力响应的影响存在差异,迎风曲线上车体向外轨的贴靠使轮轨横向力增大,背风曲线上横风阻止车体向内轨侧贴靠,使轮轨横向力有所减小;横风作用下脱轨系数、轮轴横向力、车体横向振动加速度会随着列车速度提高而增大,而轮重减载率和车体侧滚角基本不受车速影响。

关键词：横风作用运行安全性动力学试验空气压力

横风作用下公路车辆与桥梁静气动力的数值模拟研究

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铁道科学与工程学报 2012年第1期9卷 12-17页

作者：韩艳胡揭玄蔡春声长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410114 美国路易斯安那州立大学美国路易斯安那州巴吞鲁日70803

横风作用下的风—车—桥耦合系统的振动分析需要准确识别车辆和桥梁气动参数。基于CFD数值仿真平台分别建立了桥梁单体模型和车桥耦合体系模型,计算分析了高低紊流度风场中不同风攻角下车辆和桥梁的静气动力,分析研究了静止车辆对桥梁... 详细信息

横风作用下的风—车—桥耦合系统的振动分析需要准确识别车辆和桥梁气动参数。基于CFD数值仿真平台分别建立了桥梁单体模型和车桥耦合体系模型,计算分析了高低紊流度风场中不同风攻角下车辆和桥梁的静气动力,分析研究了静止车辆对桥梁静气动力的影响、风攻角对车辆静气动力的影响以及风场的紊流性对车桥静气动力的影响。计算结果表明:由于车辆的干扰,不同风攻角下的桥梁静气动力普遍增大;风攻角对车辆静气动力系数影响比较大;紊流特性对车辆静气动力系数有一定影响,对桥梁静气动力系数影响不大。

关键词：风—车—桥系统横风作用气动特性数值模拟

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横风作用下的列车-轨道系统随机分析方法

横风作用下的列车-轨道系统随机分析方法

作者：唐成龙中南大学

学位级别：硕士

列车-轨道耦合系统是一个强随机性动力学系统,轨道不平顺和风荷载等激励的随机性造成了系统响应也具有极强的随机性,传统的单个样本或若干个离散样本的确定性分析难以准确反映列车-轨道系统的随机特性。因此,寻求一种高效准确的随机分... 详细信息

列车-轨道耦合系统是一个强随机性动力学系统,轨道不平顺和风荷载等激励的随机性造成了系统响应也具有极强的随机性,传统的单个样本或若干个离散样本的确定性分析难以准确反映列车-轨道系统的随机特性。因此,寻求一种高效准确的随机分析方法研究列车-轨道系统在横风作用下的随机振动响应,可以更加合理的评估列车的动态性能。本文的主要研究工作和结论如下:(1)基于有限元方法,运用弹性系统动力学总势能不变值原理和形成系统矩阵的“对号入座”法则建立了可以考虑轮轨相互脱离的列车-轨道空间非线性耦合模型。采用数论选点法中的gp集合法生成多维超立方体点集,通过筛选和伸缩变换得到代表性点集。结合生成的代表性点集,采用随机谐和函数方法和谐波叠加法分别模拟得到随机轨道不平顺样本和脉动风速时程样本作为系统的激励源。而后采用分离系统的交叉迭代算法和逐步积分方法求解列车-轨道系统的动力学方程得到确定性响应。(2)根据所关注的系统响应及其导数项建立系统的广义概率密度演化方程,采用TVD格式的双边差分方法求解得到所关注响应的概率信息。将PDEM方法计算得到的计算结果与MCM方法进行对比,验证了概率密度演化方法用于双重随机因素下的列车-轨道系统随机振动分析的可行性、准确性和高效性。(3)建立了横风作用下的列车-轨道系统可靠度分析方法,以保证概率95%为例,分析了平均风速对列车运行安全性的影响,其中运行安全指标采用轮重减载率、倾覆系数、脱轨系数、车轮抬升量、轮轨相对横移量等。算例表明,随着平均风速的增加,列车运行指标增加,列车在车速300 km/h、平均风速为25 m/s时车轮抬升量超限,列车运行安全性难以保证。图92幅,表18个,参考文献96篇

关键词：横风作用概率密度演化理论列车-轨道空间振动耦合模型双重随机因素倾覆脱轨车轮抬升量

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横风作用下复杂路段载重汽车运行安全的研究

横风作用下复杂路段载重汽车运行安全的研究

作者：田林长安大学

学位级别：硕士

随着我国公路交通事业的发展，道路交通安全问题日益成为人们关注的焦点。交通事故统计显示，因载重汽车导致的交通事故比例越来越大，且死伤率和财产损失巨大。在风、雨、雪、雾、沙尘等不良天气条件下，载重汽车在道路小半径路段和弯... 详细信息

随着我国公路交通事业的发展，道路交通安全问题日益成为人们关注的焦点。交通事故统计显示，因载重汽车导致的交通事故比例越来越大，且死伤率和财产损失巨大。在风、雨、雪、雾、沙尘等不良天气条件下，载重汽车在道路小半径路段和弯坡组合路段行驶更容易发生交通事故，严重时导致公路交通瘫痪。本文主要围绕横风作用、道路状况、载重汽车等方面展开研究，以期揭示横风作用下载重汽车安全行车条件，从而在公路运营中采取工程措施和管理措施保障载重汽车运行安全。论文广泛收集了国内外不良天气下高速公路交通安全的相关研究文献和资料，系统的分析了风作用对交通安全的影响及安全保障措施的研究成果，通过分析国内外研究现状，提出了本文的主要研究内容和技术路线。论文结合空气动力学基本理论，分析了作用于汽车的气动六分力，建立了载重汽车空气动力坐标系统，并给出了气动六分力的基本公式。通过风洞试验，以载重汽车作为风洞试验汽车模型，模拟了风速8m/s和13m/s、风攻角为0°和90°，获取了风作用于载重汽车六分力系数，进而量化了作用于载重汽车的六分力。论文主要从人、车、道路和风环境四方面分析了影响载重汽车运行安全的风险因素。人的因素主要指行车过程中驾驶员心理、生理和驾驶经验等方面。道路状况主要包括道路几何线形、路面状况和道路交通设施等方面。载重汽车主要包括载重汽车制动性能、运行速度、载货量和质心高度等。横风影响因素主要包括横风风向和横风风速。基于以上影响因素，建立了横风作用下载重汽车在弯道路段和弯坡组合路段侧翻和侧滑的受力模型，推导出了横风作用下载重汽车安全行车条件。通过计算得到了不同风级（风速）下汽车安全行车速度。论文针对横风作用下高速公路载重汽车交通风险因素，根据第二章、第三章和第四章理论研究结论，提出横风作用下载重汽车交通安全工程措施和管理对策，保障载重汽车在高速公路复杂路段安全行驶。从而提高载重汽车在道路复杂路段行驶的安全性，减少风作用下道路复杂路段载重汽车交通事故。从而减少生命财产损失，保障我国公路交通事业发展的安全性。

关键词：高速公路横风作用复杂路段载重汽车交通安全风洞试验保障措施