[doc] 铁道车辆通过桥梁的横风气动特性试验研究

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1、铁道车辆通过桥梁的横风气动特性试验研究铁道车辆通过桥梁的横风气动特性试验研究铁道车辆通过桥梁的横风气动特性试验研究铁道车辆通过桥梁的横风气动特性试验研究铁道车辆通过桥梁的横风气动特性试验研究铁道车辆通过桥梁的横风气动特性试验研究铁道车辆通过桥梁的横风气动特性试验研究铁道车辆通过桥梁的横风气动特性试验研究铁道车辆通过桥梁的横风气动特性试验研究铁道车辆通过桥梁的横风气动特性试验研究铁道车辆通过桥梁的横风气动特性试验研究铁道车辆通过桥梁的横风气动特性试验研究试睑硼窕23文章编号:1002—7610(2003)03—0023—03铁道车辆通过桥

2、梁的横风气动特性试验研究张健,梁习锋(中南大学高速列车研究中心,湖南长沙410075)摘要:介绍了日本采用风洞模型试验的方法,对铁道车辆通过桥梁的横风气动特性进行研究的情况,并对影响气动特性的主要因素和车辆倾覆临界风速等问题进行了分析.关键词:铁道车辆;桥梁;横风;气动力;风洞试验中图分类号:U270.11文献标识码:BTestsStudyonAerodynamicCharacteristicsofTrain/VehiclesDuetoCross—WindsontheBridgesZHANGJian.LIANGXi—feng(HighS

3、peedTrainResearchCenterofZhongnanUniversity,Changsha410075,China)Abstract:Describedarethestudyonaerodynamicscharacteristicsoftrain/vehiclesduetocross—windsonthebridgeswithwind-tunneltestinJapan.Andthemajorinfluencingfactors0naerodynamicscharacteristicsandthecriticalwindv

4、elocityofoverturningareanalyzed.Keywords:railwayvehicle;bridge;cross—whLd;aerodynamicforce;wind—tunneltest列车的安全运行是铁路运输的基本要求,列车横向稳定性是衡量列车安全运行的一项重要的指标.影响列车横向稳定性的因素很多,而在不同的风环境地段(如桥梁,路堤,山区风口和平坦空旷地段)上,车辆在横向大风作用下的气动特性是其中比较重要的一个因素.由于横向风过大导致的列车脱轨事故在世界各国时有发生,因此,研究车辆在不同的风环境地段上横向风作

5、用下的气动特性是非常重要的.目前国内对车辆在平坦空旷地段和路堤上的横风气动特性已开展了一些研究n].但对桥梁上铁道车辆的横风气动特性研究极少.国外铁路发达国家中,日本在此方面的研究最具代表性,日本铁路采用风洞模型试验为主,实车现场试验和流场数值模拟计算为辅的研究方法,对此问题进行了较全面的研究.限于文章篇幅,本文主要介绍其风洞试验研究情况,并对影响桥梁上铁道车辆气动特性的主要因素和车辆倾覆临界风速等问题进行分析卜[6l.1风洞试验方法及车辆气动力(矩)系数的计算在风洞试验中,车辆和桥梁模型通常是不动的,而收稿日期:2002.08-21作

6、者简介:张健(196~-),男,湖南邵阳入,副教授.使用相对于车辆模型是运动的空气来流,来模拟实际运行时相对于车辆的空气来流(风速和风向角).由于实际运行时相对于车辆的来流速度矢量(【,)是外界自然风速度矢量()和列车运动速度()的负矢量的合成,其速度合成方法的基本原理见图1.通过改变安装在风洞试验段的车辆和桥梁模型的安装角度,可实现风向角的变化.《图1速度合成的基本原理图试验所模拟的原型车和桥梁是日本铁路既有线上使用的5种车辆(车辆编号为AbE)和2种桥梁(单线桥梁和复线桥梁),其中车辆A,B,E为单层客车,车辆B和E外形基本相似;车

7、辆C为双层客车;车辆D为集装箱货车.试验是在石川岛磨重工技术研究所的建筑物专用风洞(试验段截面1.5m×2.5m)进行的,车辆和桥梁模型的制作比例为1/30,试验风速为15m/s.风洞试24国外铁道车辆第4O卷第3期2003年5月验采用多节车辆编组,在其中1节车辆内安置一内置式应变天平,来测量作用于车辆模型上的三分量气动力(矩)(侧向力,升力,侧翻力矩),测力2风洞试验结果及分析在作用于车辆上的(气动)侧向力,升力,侧翻力矩中,对强风中车辆出轨或翻车影响最大的是侧向力,由于侧向力是通过车辆侧力系数来评价的,故下面主要讨论车辆和桥梁的形状

8、等对车辆侧力系数Cs的影响.2.1风向角一90.时作用于车辆上的气动力特性当一90.时,风洞中气流垂直吹向车辆和桥梁模型.在这种情况下,对4种车辆(车辆A～D)和不同高度的单线桥梁和复线桥梁进行模型试验,试