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兰新线土堤式挡风墙气动外形理论研究及局部加高优化

吴雪峰  
【摘要】:兰新线地处大风灾害严重的地区,强横风给列车运行安全造成了严重影响。为此,铁道部在兰新铁路大风地段上修建了许多土堤式挡风墙。由于兰新线风沙大,一部分对称土堤式挡风墙迎风侧积沙,形成“非对称式”外形,防风效果下降;另一方面,随着列车速度的提高,现有土堤式挡风墙防护效果亟需改善。本文结合科研课题,讨论兰新线土堤式挡风墙的气动外形理论研究及改造优化问题。 本文运用三维流场数值模拟方法,以棚车为代表车型,研究土堤式挡风墙对列车气动性能的影响;然后根据其影响因素进行改造工程时理论优化方案的讨论,确立最适合目前土堤式挡风墙的改造方式;最后采用局部加高的方法对不同形式的现有土堤式挡风墙进行加高优化,计算结果分析以车辆倾覆力矩作为决定性的考核指标,按照使一线和二线上车辆所受倾覆力矩绝对值之和最小的方法,得出每种形式土堤式挡风墙的最佳加高高度。其研究结论如下:(1)在兰新线现有两大类土堤式挡风墙顶面上局部加高能够有效地提高其防风性能。(2)对称式2.0m和2.4m土堤式挡风墙最优加高高度分别为0.4m和0.28m,列车处于一线位置时的车辆倾覆力矩较原有不加高的土堤式挡风墙时分别降低98.2%、99.3%。(3)非对称式迎风面高度Om、1m和2m的土堤式挡风墙最优加高高度分别为0.9m、0.64m和0.54m,列车处于一线位置时的车辆倾覆力矩较原有不加高的土堤式挡风墙时分别降低97.9%、97.7%、93.2%。 本文研究结果对改造现有土堤式挡风墙具有重要指导意义,同时对于新建土堤式挡风墙以及深入研究土堤式挡风墙的气动性能也具有一定的参考价值。


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