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特长隧道内列车车内压力波模拟方法分析

铁道科学与工程学报 2023年第8期20卷 3039-3048页

作者：陈春俊王熙茹周敏西南交通大学机械工程学院四川成都610031 轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室四川成都610031

为满足西部山区铁路特长隧道工况下车内压力波动及控制问题研究需要,为隧道设计、车体动态气密性要求和车内压力预测与控制算法等研究内容提供数据支撑,开展车内压力三维数值模拟、一维数值模拟和车内外压力传递模型3种模拟方法的对比... 详细信息

为满足西部山区铁路特长隧道工况下车内压力波动及控制问题研究需要,为隧道设计、车体动态气密性要求和车内压力预测与控制算法等研究内容提供数据支撑,开展车内压力三维数值模拟、一维数值模拟和车内外压力传递模型3种模拟方法的对比分析研究,为特长隧道内空气动力学问题研究中车内压力模拟方法的选用提供建议。从车内压力模拟方法的基础理论出发,结合同一工况下模拟计算和线路测试数据在车内压力波动均方根误差、峰值、压力变化量最大值和动态气密性指数上的精度分析结果,对各模拟方法的性能和适用场景进行分析,为不同特征隧道工况下的车内压力模拟方法的选择提供依据,并选择合适的模拟方法对特长隧道工况下的车内压力进行计算。结果表明:三维数值模拟在计算车内压力变化量时精度最高,适用于中长或短隧道工况。一维数值模拟适用性高,在车内压力波动趋势和压力峰值指标上的计算精度高,适用于在建隧道或长隧道、特长隧道工况。车内外压力传递模型适用性和计算精度差,但计算量小,适用于对列车压力控制系统的优化设计研究,但需已知车外压力波作为附加条件。故推荐使用一维数值模拟方法研究西部山区铁路特长隧道工况下车内压力波动情况,并提出将一维数值模拟与车内外压力传递模型相结合的方法,用于研究该工况下的车内压力控制问题。

关键词：特长隧道车内压力数值模拟仿真车内外压力传递模型

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隧道工况下高速列车动态气密性数值分析方法

郑州大学学报（工学版） 2022年第5期43卷 52-58页

作者：尹小春卢耀辉赵宏星史潇博唐波西南交通大学机械工程学院四川成都610031

高速列车通过隧道或者在隧道交会时,产生复杂的压缩波和膨胀波,由于车体不能完全密封,导致车内压力发生跟随性变化,引起乘客舒适度降低的问题。通过建立高速列车车体内外流场的数值分析模型,在计算车体外表面压力波的基础上,以等效泄漏... 详细信息

高速列车通过隧道或者在隧道交会时,产生复杂的压缩波和膨胀波,由于车体不能完全密封,导致车内压力发生跟随性变化,引起乘客舒适度降低的问题。通过建立高速列车车体内外流场的数值分析模型,在计算车体外表面压力波的基础上,以等效泄漏孔作为车体内外压力传递的接口研究车内压力的变化规律,提出了高速列车动态气密性指数计算方法。首先,对比等效泄漏孔建模中长细比及位置对车内压力的影响,确定了包含等效泄漏孔的车体内外流场准确的数值模型;然后,建立了高速列车-隧道CFD(computational fluid dynamics)模型,计算了高速列车隧道交会流场,获得了列车在隧道交会工况下车体外表面压力波;最后,将车体外表面压力波作为车体内外流场模型的激励,计算了车内压力变化,拟合数据后分析了车内压力变化率和动态气密指数,并与已有文献的实测数据进行了对比验证。结果表明:等效泄漏孔的建模应采用长细比大于1∶4的计算结果更合理;单节车气密性数值模型中泄漏孔的位置对车内压力影响不大;列车隧道会车工况下车体外流场大多处于负压状态,只有头车测点出现正压。所提的车体动态气密性分析模型能较好地模拟车内压力波动,在7.05 cm^(2)等效泄漏面积和1000 m长隧道工况下列车交会时的动态气密性指数仿真计算结果为66.3,与已有文献结果接近。

关键词：高速列车动态气密性数值模型隧道交会车内压力

轨道车辆内部压力与车体气密性、外部压力的关系

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交通运输工程学报 2018年第4期18卷 103-111页

作者：王前选胡哲龙梁习锋黄尊地中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 五邑大学轨道交通学院广东江门529020 今创集团股份有限公司江苏常州213102

采用理论分析、数值计算与模型试验相结合的方法,研究了轨道车辆车体气密性评价指标体系,并采用泄压时间或等效泄压孔面积表达车体气密性;给出了车外瞬态压力向车内传递的规律,得到了车内压力与进出车体空气流量理论关系式;采用大刚度... 详细信息

采用理论分析、数值计算与模型试验相结合的方法,研究了轨道车辆车体气密性评价指标体系,并采用泄压时间或等效泄压孔面积表达车体气密性;给出了车外瞬态压力向车内传递的规律,得到了车内压力与进出车体空气流量理论关系式;采用大刚度车体模型研究了车内压力与车体气密性、车外压力变化关系,设计了带有泄压孔的大刚度车体模型,得出车体泄压孔半径与泄压时间的关系式,并将5种不同泄压时间的大刚度车体模型先后置于交变压力模拟试验台密闭室中进行试验,分析了试验数据。分析结果表明:当车体空气进出口体积流量恒定时,车内压力随时间呈线性关系变化;当车体空气进出口流量为关于时间的函数时,车内压力为车体空气进出口流量关于时间的积分;不同泄压孔径车体模型的试验和计算泄压时间误差绝对值不超过6.5%,说明通过数值计算拟合的泄压时间和泄压孔半径关系式基本正确;车体气密性与车内压力变化率基本呈幂函数关系变化;车内压力变化率与车外压力幅值基本呈线性关系变化;得到了大刚度车体模型车内空气压力变化率与车体气密性、车内外压力幅值关系式,为制定科学、合理的轨道车辆车体气密性指标提供了理论支撑。

关键词：轨道车辆车体气密性泄压时间车内压力车外压力车体模型

和谐号CRH380动车组列车车内压力测试与分析

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城市轨道交通研究 2022年第2期25卷 52-56页

作者：马春生王子超中车长春轨道客车股份有限公司海外业务部长春130062 神州高铁技术股份有限公司北京100044

开发了一种车载无线压力测试系统,对和谐号CRH380动车组的车内空气压力进行长期跟踪,系统地分析了该动车组在明线、隧道、会车等不同运营线路状态下的空气压力变化情况。结果表明,动车组列车通过明线时,车内各测点压力波动特征值变化趋... 详细信息

开发了一种车载无线压力测试系统,对和谐号CRH380动车组的车内空气压力进行长期跟踪,系统地分析了该动车组在明线、隧道、会车等不同运营线路状态下的空气压力变化情况。结果表明,动车组列车通过明线时,车内各测点压力波动特征值变化趋势基本一致,且车内压力波动与运营里程、镟修周期关系不大;动车组列车以相同运行速度通过不同长度的隧道时,车内压差和3 s压力变化率均满足相关气压舒适性标准的要求;明线会车对动车组列车车内压力影响较小。

关键词：动车组列车车内压力压力测试

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列车高速通过隧道时车内压力波模拟试验研究

中南大学学报（自然科学版） 2014年第5期45卷 1699-1704页

作者：王前选梁习锋任鑫中南大学交通运输工程学院、轨道交通安全教育部重点实验室、轨道交通安全协同创新中心湖南长沙410075

列车高速过隧道时诱发的压力波通过车体缝隙传入车内,给旅客乘车舒适性带来严重影响,在实验室模拟车内压力波动过程以系统研究车内压力波动与人耳舒适性的关系,以便为制定气压变化下科学的人耳舒适性标准提供依据。基于车内压力变化是... 详细信息

列车高速过隧道时诱发的压力波通过车体缝隙传入车内,给旅客乘车舒适性带来严重影响,在实验室模拟车内压力波动过程以系统研究车内压力波动与人耳舒适性的关系,以便为制定气压变化下科学的人耳舒适性标准提供依据。基于车内压力变化是车体空气进出口流量关于时间的积分,设计以1台罗茨风机、两阀门组及控制单元为核心的车内压力波试验模拟装置,以实现变体积流量交替对车体进行充气和抽气,使车内压力变化曲线不断逼近现场实车试验测得的车内压力变化曲线。研究结果表明:装置试验结果与现场实车试验测试结果基本吻合,说明该装置可真实模拟列车通过隧道时车内压力变化过程。

关键词：高速列车乘客舒适性车内压力试验装置

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市域列车隧道内站台越行气动特性分析

电力机车与城轨车辆 2024年第1期47卷 8-13页

作者：张宝珍周安德谢红兵何中建姜琛重载快捷大功率电力机车全国重点实验室湖南株洲412001 中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001 中南大学轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075

为提升市域列车隧道内越站时的运行安全性和旅客乘坐舒适性,文章采用紊流模型和三维非定常、可压缩、黏性纳维-斯托克斯方程,开展隧道内越行列车车外气动压力和车内压力波动的仿真分析与试验研究。研究结果表明:列车越站站台无车时的列... 详细信息

为提升市域列车隧道内越站时的运行安全性和旅客乘坐舒适性,文章采用紊流模型和三维非定常、可压缩、黏性纳维-斯托克斯方程,开展隧道内越行列车车外气动压力和车内压力波动的仿真分析与试验研究。研究结果表明:列车越站站台无车时的列车表面压力变化幅值、横向力和倾覆力矩大于站台有车工况,且随着测点后移其差值逐渐减小。列车越站站台有车时,越行车车内3 s压力变化幅值和1 s压力变化幅值都小于站台无车工况;站台有车时车内压力变化若要满足不大于800 Pa/3 s的要求,则列车所需动态气密指数至少为4 s;站台无车时车内压力变化若要满足不大于800 Pa/3 s的要求,则列车所需动态气密指数至少为5 s。

关键词：市域列车隧道越站车内压力列车表面压力仿真试验

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高速列车隧道等速交会条件下人体舒适度分析

郑州大学学报（工学版） 2017年第2期38卷 26-29页

作者：张运良张志成杨伟超丁铭鸿中南大学土木工程学院湖南长沙410075 高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075

基于三维非定常黏性不可压缩Navier-Stokes方程和标准湍流模型,利用Fluent流体计算软件,建立高速列车隧道内等速交会数值计算模型.模拟同样外形的两辆CRH380HL型高速列车以4种车速在隧道内交会时气动作用力的变化过程,得出列车车体内外... 详细信息

基于三维非定常黏性不可压缩Navier-Stokes方程和标准湍流模型,利用Fluent流体计算软件,建立高速列车隧道内等速交会数值计算模型.模拟同样外形的两辆CRH380HL型高速列车以4种车速在隧道内交会时气动作用力的变化过程,得出列车车体内外压力变化规律;运用车体内部瞬变压力计算公式计算车厢内压力,根据车厢内压力大小对乘客乘车舒适性做出评价.

关键词：高速列车人体舒适度车内压力隧道等速交会

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列车气密性及车内热舒适性研究

列车气密性及车内热舒适性研究

作者：孟添西南交通大学

学位级别：硕士

我国高速铁路的蓬勃发展,给人们的出行带来了极大的便利,也给密闭狭小的列车车厢内的气密性和热舒适性提出了更高的要求。当车内压力波动达到一定程度时会使人体产生不适,车内热舒适性也关系到乘客的乘坐环境,因此车内气密性和热舒适性... 详细信息

我国高速铁路的蓬勃发展,给人们的出行带来了极大的便利,也给密闭狭小的列车车厢内的气密性和热舒适性提出了更高的要求。当车内压力波动达到一定程度时会使人体产生不适,车内热舒适性也关系到乘客的乘坐环境,因此车内气密性和热舒适性都需要满足一定的要求。本文采用数值计算的方法对车内气密性及热舒适性进行了研究。首先通过流体力学基本原理推导了泄漏时间与泄漏面积的关系,基于三维非定常可压缩N-S方程及k-ωSST两方程湍流模型,采用有限体积法,运用商业软件FLUENT对静态泄漏计算模型进行仿真计算,结果表明:理论公式和仿真结果与试验结果较为吻合;降压时间随着泄漏口数量的增多而减少,泄漏口数量为3个和4个时,压力变化基本相同;降压时间随着细长比的减小而减小,当细长比减小到0.001和0.0008时,降压时间基本不变;针对实车气密性时,门上格栅对车内压力变化有明显的影响。针对列车通过隧道时车内压力变化情况,采用车内压力递推公式对车内压力进行了计算,结果表明,车内压力变化满足人体舒适度要求,在极限条件下,列车泄漏面积与车厢体积比最大为0.1。针对车内热舒适性问题,采用数值模拟的方法对卧铺动车组和标准动车组车内热舒适性进行仿真计算,并根据仿真结果,对车厢结构及设计参数的不合理性进行了优化。主要工作包括:1.针对卧铺动车组车厢在所有工况下10号包厢空气流量较少问题和夏季卧席温度较低的问题,对送风道内10号包厢送风口结构进行优化,并提高了夏季卧席时的送风温度,结果改善了温度不合理情况,使客室温度分布满足了要求。2.针对标准动车组在夏季和冬季条件时温度分布不均匀的问题,调整了翅片开口排布,增加送风道前后支路进口面积为原始时1.25倍,调整夏季时送风道空气流量分配为65%和35%,冬季时为25%和75%,并对地板设计提出了建议使K值降到0.2 W/m2·K以下,优化后夏季和冬季客室温度分布满足了要求。

关键词：气密性降压时间车内压力热舒适性优化

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高速列车空调系统与车内压力控制技术研究

铁道车辆 2014年第9期52卷 8-10,9页

作者：欧阳立芝郭宝东李明欧阳仲志于菲菲唐山轨道客车有限责任公司河北唐山063035 青岛四方车辆研究所有限公司技术中心山东青岛266031

为了避免高速列车空调系统运行引起的压力变化对列车其他系统及乘客的乘坐舒适度造成影响,对如何控制空调系统运行时的车内压力进行了研究,并有效解决了高速列车空调系统运行压力引起的侧门关闭故障。

关键词：高速列车空调系统车内压力控制