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大风区铁路挡风墙及路基断面参数对车辆及接触网的影响研究

作　者: 张勇
导　师: 邓斌
学　校: 西南交通大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 挡风墙接触网风速上吹角气动力
分类号: U216.413
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

为提高兰新线铁路运输能力,铁道部将对其进行电气化改造。然而在新疆百里风区,电气化改造后强风通过挡风墙在接触网处形成的风速和上吹角影响不容忽视。挡风墙位置和高度发生变化时,将直接影响接触网处的风速和上吹角,较大的风速和上吹角将引起较多的横向偏移和抬升量,引起弓网受流不稳定,导致弓网故障。目前兰新线修建的挡风墙,对列车运行起到一定防护作用,但没有考虑其引起风的风速和上吹角对接触网产生的影响,强风对接触网的结构强度、稳定性产生的影响需做进一步的研究。本文以计算流体动力学为基础,采用高雷诺数κ-ε紊流模型进行模拟计算。挡风墙模型采用目前常用于兰新线的土堤式挡风墙、对拉式挡风墙和钢筋混凝土挡沙墙。通过改变挡风墙结构和参数,建立各种参数下的计算模型,通过计算得出对不同路况下挡风墙参数变化对接触网的影响,分析确定较好的挡风墙参数。利用计算得到的挡风墙参数,选择车辆倾覆力矩较小的棚车模型作为计算模型,计算车辆气动力,研究不同路况条件下的车辆倾覆稳定性。同时提取接触网处风速和上吹角,建立接触网风场模型,进行接触网气动力的计算。选择较好的挡风墙参数,不仅可以保证车辆倾覆稳定性良好,还可以确保接触网受力较小。本文对于挡风墙和接触网风场计算结果可用于大风区接触网的结构设计。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-13
  1.1 选题背景及意义  10
  1.2 国内外研究状况  10-11
    1.2.1 国内研究状况  10-11
    1.2.2 国外研究状况  11
  1.3 研究目的、方法、内容  11-13
    1.3.1 研究目的  11-12
    1.3.2 研究方法  12
    1.3.3 研究内容  12-13
第2章计算流体动力学基础及计算模型  13-21
  2.1 计算流体动力学定义  13
  2.2 流体动力学控制方程  13-15
    2.2.1 质量守恒方程  13-14
    2.2.2 动量守恒方程  14-15
  2.3 标准k-ε模型  15-16
  2.4 SIMPLE算法  16
  2.5 CFD软件简介  16
  2.6 计算模型、计算区域、边界条件以及网格划分  16-21
    2.6.1 平地、路堤及路垫的计算模型  17-18
    2.6.2 计算区域、边界条件以及网格划分  18-21
第3章挡风墙结构参数研究  21-46
  3.1 平地土堤式挡风墙对接触网的影响  21-28
    3.1.1 平地土堤式挡风墙位置对接触网的影响  21-24
    3.1.2 平地土堤式挡风墙高度对接触网的影响  24-27
    3.1.3 不同横风风速对接触网的影响  27-28
  3.2 路堤对拉式挡风墙对接触网的影响  28-38
    3.2.1 路堤高度对接触网的影响  28-31
    3.2.2 路堤对拉式挡风墙位置对接触网的影响  31-33
    3.2.3 路堤对拉式挡风墙高度对接触网的影响  33-36
    3.2.4 不同横风风速对接触网的影响  36-38
  3.3 路垫挡沙墙对接触网的影响  38-43
    3.3.1 路垫高度对接触网的影响  38-40
    3.3.2 不同横风风速对接触网的影响  40-42
    3.3.3 路垫高度小于3.0m时挡风墙改进  42-43
  3.4 车辆运行速度对接触网的影响  43-45
    3.4.1 计算模型、计算区域、边界条件以及网格划分  43
    3.4.2 计算工况及结果分析  43-45
  3.5 本章小结  45-46
第4章强横风下列车和接触网气动性能  46-57
  4.1 列车气动性能研究  46-51
    4.1.1 平地路段车辆稳定性分析  46-47
    4.1.2 路堤路段车辆稳定性分析  47-49
    4.1.3 路垫路段车辆稳定性分析  49-51
  4.2 接触网气动力研究  51-54
    4.2.1 接触网局部风场计算模型  51-52
    4.2.2 平地路段接触网气动力  52
    4.2.3 路堤路段接触网气动力  52-53
    4.2.4 路垫路段接触网气动力  53-54
  4.3 列车运行速度对接触网气动力的影响  54-56
  4.4 本章小结  56-57
结论  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-62
攻读硕士学位期间发表论文  62

大风区铁路挡风墙及路基断面参数对车辆及接触网的影响研究

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