列车通过隧道空气阻力研究

论文摘要

无论是电力机车还是内燃机车牵引列车通过隧道时,都会产生空气附加阻力,而空气附加阻力是影响隧道坡度折减系数的关键因素。目前我国现行铁路设计规范中,对于隧道空气附加阻力的处理均是在凉风垭隧道试验公式基础上,通过分析、计算、简化体现的。而凉风垭隧道试验年代久远、技术标准低、设备和技术条件较差,其试验隧道仅为长度4270m的单线隧道,其试验结果是否适用于长大隧道尚缺乏研究和验证。同时随着铁路技术标准的提高,隧道有效断面积增大、隧道长度大幅增加、列车在隧道中的运行工况更加复杂、列车速度和速差增大、隧道线路平纵断面条件变化和牵引动力快速发展等,原有凉风垭隧道试验得出的经验已远远落后于当今铁路技术的发展。在此背景下,本论文结合我国当前出现的不同隧道长度、隧道不同断面内净空、不同牵引条件、列车不同编组长度及牵引质量等组合条件下的单列列车、两列车在隧道内交会、越行情况下开展附加空气阻力的理论及计算方法的研究。通过研究主要得到以下结论：1、采用非恒定流的理论计算方法,对不同隧道断面内净空、不同隧道长度、列车不同运行时速、不同牵引机车及列车编组条件下的多种工况开展了隧道附加空气阻力计算,得到了隧道附加空气阻力的变化规律。2、对两列车在隧道内相向交会及同向越行模式下的各个运行阶段开展了附加空气阻力的理论计算方法研究,提出了列车在隧道内相向交会及同向越行运行条件下的空气阻力变化规律及一维理论解析方法。3、采用隧道现场惰性试验方法,获得了单列车通过隧道的附加空气阻力,对隧道非恒定流附加空气阻力的理论计算方法进行了验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 理论计算方面
• 1.2.2 试验方法
• 1.3 本文研究内容及研究方法
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方法
• 第2章 单列列车通过隧道时活塞风的计算方法
• 2.1 列车活塞风的计算假定
• 2.2 列车全部进入隧道时活塞风的计算方法
• 2.3 列车部分进入隧道及驶出隧道时活塞风的计算方法
• 2.4 列车全部驶出隧道时活塞风的计算方法
• 2.5 自然风作用下的隧道内活塞风计算方法
• 2.6 列车在隧道内运行时的风速变化情况
• 2.7 隧道活塞风现场试验验证
• 2.8 隧道内活塞风的影响因素分析
• 2.9 本章小结
• 第3章 单列列车通过隧道时附加空气阻力的计算方法
• 3.1 列车附加空气阻力的研究假定
• 3.2 列车在明线运行时的空气阻力
• 3.3 列车部分进入隧道时的空气阻力
• 3.3.1 列车在隧道外部分所受空气阻力
• 3.3.2 列车在隧道内部分所受空气阻力
• 3.4 列车全部进入隧道时的空气阻力
• 3.5 列车部分驶出隧道时的空气阻力
• 3.5.1 列车在隧道外部分所受空气阻力
• 3.5.2 列车在隧道内部分所受空气阻力
• 3.6 列车车头及车尾气压变化的求解方法
• 3.7 本章小结
• 第4章 单列列车通过隧道时附加空气阻力的敏感度分析
• 4.1 隧道长度及阻塞比对列车附加空气阻力的影响分析
• 4.1.1 隧道长度及阻塞比对动车组附加空气阻力的影响分析
• 4.1.2 隧道长度及阻塞比对货车附加空气阻力的影响分析
• 4.2 列车速度对附加空气阻力的影响分析
• 4.2.1 动车组速度对附加空气阻力的影响分析
• 4.2.2 货车速度对附加空气阻力的影响分析
• 4.3 列车长度对附加空气阻力的影响分析
• 4.3.1 动车组长度对附加空气阻力的影响分析
• 4.3.2 货车长度对附加空气阻力的影响分析
• 4.4 列车车体表面摩擦系数对附加空气阻力的影响分析
• 4.4.1 动车组车体表面摩擦系数对附加空气阻力的影响分析
• 4.4.2 货车车体表面摩擦系数对附加空气阻力的影响分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 单列列车通过隧道时附加空气阻力试验研究
• 5.1 隧道附加空气阻力的测试方法
• 5.2 隧道附加空气阻力的分析方法
• 5.3 隧道附加空气阻力测试结果的分析及验证
• 5.3.1 HXD3型货车附加空气阻力的测试结果
• 5.3.2 CRH5型动车组附加空气阻力的测试结果
• 5.3.3 CRH2型动车组附加空气阻力的测试结果
• 5.4 本章小结
• 第6章 列车相向交会、同向越行时的附加空气阻力研究
• 6.1 列车相向交会运行的附加空气阻力研究
• 6.1.1 单列列车在隧道中运行时的计算方法
• 6.1.2 两列列车都在隧道中运行但未交会时的计算方法
• 6.1.3 两列列车在隧道中交会时的计算方法
• 6.1.4 列车交会计算及分析
• 6.2 列车同向越行模式下的附加空气阻力研究
• 6.2.1 单列列车在隧道中运行时的计算方法
• 6.2.2 列车在隧道内同向越行时的计算方法
• 6.2.3 列车在隧道内同向越行时的空气阻力分析
• 6.3 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 攻读硕士学位期间参加科研情况
• 个人简历