風阻制動對列車力學影響規律研究

《風阻制動對列車力學影響規律研究》是依託同濟大學，由田春擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：風阻制動對列車力學影響規律研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：田春
• 依託單位：同濟大學

中文摘要

針對風阻制動裝置裝於車頂，改變了列車原有流場，對列車結構、運行時的空氣動力學以及動力學產生影響的問題，研究風阻制動對高速列車在空氣動力、結構強度以及動力學等方面影響規律，形成一套適用性較廣的分析列車裝有風阻制動後運行安全性研究的數學模型和研究方法，促進風阻制動工程化。首先運用空氣動力學理論建立裝有風阻制動裝置列車的空氣動力作用譜，通過對比研究列車不裝風阻制動和裝有風阻制動的空氣動力學耦合譜的變化規律。然後將風阻制動所受空氣動力作用譜作為列車所受外力，研究受力平衡作用下，導致其他作用力改變規律，即研究氣動力在結構力和列車二系系統中力傳遞規律，建立風阻制動裝置與列車結構接口的力學作用譜，進而建立列車簧上部分具有空氣動力載荷與列車車身耦合作用和簧下部分具有輪軌系統耦合振動激勵的裝有風阻制動列車動力學模型。基於所建氣動、結構和動力學模型，與原有列車力學性能對比，得出裝有風阻制動列車力學變化規律。

結題摘要

本項目是在課題組承擔了國家科技支撐計畫，進行了單翼板式風阻制動研製後提出需要進行風阻制動對列車力學影響規律研究工作，研究風阻制動對高速列車在空氣動力、結構強度以及動力學等方面影響規律，形成一套適用性較廣的分析列車裝有風阻制動後運行安全性研究的數學模型和研究方法，促進風阻制動工程化。 首先研究風阻制動裝置對列車的空氣動力影響規律。分析了風阻制動和列車流場規律，分析了風阻制動和列車耦合壓力分布場和速度分布場，形成了風阻制動裝置與列車的空氣動力學耦合譜。基於目前課題組正在進行的適用於雙向運行的小型分散式風阻制動，分析了此種風阻制動裝置在列車上布置時，其空氣動力學特性，通過對比研究橫向間距、縱向間距和風阻制動風翼板的尺寸對氣動力的影響規律，運用正交試驗方法，得到了小型化在車上空氣動力學最優、制動力最優的布置方案。 研究了風阻制動裝置對列車的車體結構受力影響規律。分析了風阻制動裝置受力特點，結合小型化風阻制動型式，建立了風阻制動與車體的耦合式力學數學模型，形成了風阻制動裝置與列車結構的力學耦合譜。基於此力學耦合譜，分析得到了風阻制動裝置與車體結構接口方案。 研究了風阻制動裝置對列車的動力學影響規律。根據建立的風阻制動裝置與列車的空氣動力作用譜，以載荷譜作為高速列車系統模型輸入。結合利用列車動力學計算理論，建立包含風組制動裝置的高速列車結構力學模型，形成風阻制動裝置與列車結構的動力學耦合譜。運用該動力學耦合譜，進行了小型化風阻制動裝置在車上安裝對列車軸重轉移和輪重減載率的影響規律，並分析了側風工況下安裝有小型化風阻制動裝置運行安全性。 通過本項目建立了風阻制動對高速列車力學影響規律，並套用在了課題組開發的3套小型化風阻制動樣機中。提出了風阻制動強度、在車上安裝位置和方式、打開方式等設計指標，指導了小型化風阻制動樣機設計。目前3套樣機都已完成了功能試驗。