【摘 要】
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随着城市发展的需要,城市对地铁列车的运行速度有了更高的要求。行车速度提高的同时,高速地铁列车在隧道内运行过程中引起的压力波效应更加明显而复杂,会影响乘客的舒适性和列车车体变化,进而影响到地铁运行的安全性。目前我国对于隧道内压力波的研究主要采用三维算法或者一维算法,本文采用效率较高的一维/三维耦合的计算方法来进行研究。本文为地铁列车及隧道的设计提供了数据支持。本文依据国产某B型车以及东莞R2线隧道建
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随着城市发展的需要,城市对地铁列车的运行速度有了更高的要求。行车速度提高的同时,高速地铁列车在隧道内运行过程中引起的压力波效应更加明显而复杂,会影响乘客的舒适性和列车车体变化,进而影响到地铁运行的安全性。目前我国对于隧道内压力波的研究主要采用三维算法或者一维算法,本文采用效率较高的一维/三维耦合的计算方法来进行研究。本文为地铁列车及隧道的设计提供了数据支持。本文依据国产某B型车以及东莞R2线隧道建立了车体和隧道模型。数值模拟结合了一维算法和三维算法的优点,采用一维/三维耦合的计算方法,对高速地铁列车在不同速度的情况下运行在简单隧道和设有一竖井的区间隧道中所引起的压力波效应进行系统的研究。主要工作如下:(1)建立了数值计算模型和计算方法,采用一维/三维耦合算法的结果与三维算法来对比,验证计算方法的正确性。对比表明:两种算法的计算结果都较为吻合,压力波动一致,没有较大的差异,并且压力与速度变化相差大体均在5%之内,说明了一维/三维耦合的计算方法能准确地反映地铁列车在隧道内运行时引起的压力波动效应;相比于三维算法,一维和三维耦合方法的计算时间短。(2)揭示了列车在简单隧道中运行时压力波的变化,以及速度对隧道内压力波的影响。研究表明:列车刚开始行驶,隧道内压力急速上升,达到最大值,由于气流方向发生改变,使压力降到了负压,此后压缩波和膨胀波的叠加,使后面压力反复变化;隧道内压力变化的最大值和车头车尾处压力变化的最大值均是是随着列车车速的增加而增大。(3)研究了列车在复杂隧道内运行时的压力变化规律,以及竖井和速度对隧道内压力的影响。研究表明:列车行驶过程中,车头处形成正压区域,车尾处形成大面积负压区,在经过竖井附近时,车体和隧道表面压力会发生突变,离隧道入口越远的位置,压力波动趋于平稳;车头处的最大正压值和车尾处最大负压值都是随着列车速度的增加而增大,并且隧道内的压力最大变化量也是随着列车的速度增加而增大;竖井内的压力比竖井口处压力波动大,隧道中产生的压力比无竖井的压力值偏小。每1.0秒内和每1.7秒内压力变化的最大值随着车速的增加而增大,每1.7秒的变化看着最为明显。
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