强侧风下桥上高速列车倾覆稳定性及最优风障高度的研究
2014-09-18项超群郭文华张佳文
振动与冲击 2014年12期
项超群,郭文华,2,张佳文
(1.中南大学 土木工程学院,长沙 410004;2.中南大学 高速铁路建造技术国家工程实验室,长沙 410004)
为满足安全、高效、可靠的交通运输体系的需要,我国高速铁路建设发展迅速。减轻列车的重量对于其加速性能、轮轨磨耗等方面具有重要意义,故轻质高强材料在列车中得到了广泛应用,但与此同时侧风产生的气动力对其运营安全的影响急剧增加[1-2]。从地形地质条件、变形、沉降和行车平顺性等方面综合考虑,高速铁路建造过程中桥梁占线路总长度的比例越来越大,如京沪高速铁路中桥梁长度占了线路总长的80.7%[3]。主梁线路相对路基较高,当列车在桥梁上运行时侧风对其影响更加显著[4]。
为保证侧风下列车运行的安全性,通常采用的措施包括运行管制和设置风障[5]。运行管制即当侧风超过一定值后限制行车速度或车辆停运,由此必将影响列车的运输效率。蒋崇文等[6]计算了列车在不同等级风速下的气动力,结果表明在12级大风作用下侧倾力矩将使列车发生侧翻。高广军等[7]计算了运行于桥梁上的列车在不同车速下的临界倾覆风速,指出随车速的提高临界风速迅速降低。日本的Nemuro线曾在出现列车脱轨事故后,在桥梁上安装了风障,之后列车限速运行或暂停事故大大减少,说明合理的风障设计在保证安全的前提下能有效提高列车的运输效率[8]。陈涛[9]根据列车运行于桥梁上的气动力系数,计算了某一风障高度下列车运行于直线轨道的临界车速,并与不设置风障进行了对比,指出加设风障能显著地提高列车运行速度。……
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