隧道内列车活塞风效应数值模拟分析

随着长及特长单线铁路隧道的大量修建,利用列车活塞风改善隧道内空气质量,降低隧道通风能耗已成为可能。采用数值模拟方法以英国Patchway隧道作为物理模型,利用Flunet17.0软件建立相应动网格模型。模拟计算获得的活塞风速平均值与实测值吻合度较好,表明该模拟方法准确性较高。在此基础上,改变行车速度,对隧道内列车活塞风效应做系列模拟计算。研究结果表明:以patchway隧道和列车数据为基本参数,列车行车速度每增加5m/s,平均活塞风速约以19.48%递增,平均增压约以50%左右递增,表明列车行车车速与活塞风速、风压存在正相关关系。该研究可为工程上列车活塞风效应估算提供借鉴。     

地铁活塞风道风速及变化规律试验研究

列车在隧道内运行产生的活塞风随列车运行呈现有规律的周期性变化,由于目前列车运行速度高且行车密度高,活塞风对隧道内设备及活塞风道内的设备产生长期的作用,可带来不可忽视的安全问题。以广州地铁某站及某中间风井为研究对象,对地铁风道内的风速进行了现场测试,得到了地铁站及区间风井风道内的风速变化规律。结果表明:该站出站端活塞风道内的正、负风速最大幅值均低于进站端;相比于车站进出站端活塞风井,中间风井内风道的风速更高,最大正风速为5.7m/s,最大负风速为7m/s;区间左右线中间风井活塞风道内风速变化周期和变化规律一致,但风速幅值差别较大。     

活塞效应对地铁热环境流动特性的影响

本文拟从活塞风的形成机理、活塞效应对于地铁隧道内空气流动特性进行分析,并结合Fluent流体力学仿真分析软件,以天津某地铁工程为研究实例,进一步理解活塞风对于地铁系统内空气流动特性的影响规律。通过合理控制活塞风井的设置方式,地铁活塞效应对地铁车站热环境起到了积极有效的作用。     

某单洞双向隧道列车火灾的烟气蔓延特性及防控研究

铁路隧道属于狭长形相对密闭空间,道路的长宽比十分大,与外部直接连接的仅有进口与出口,当发生火灾时后,烟气无法及时排出隧道,造成烟气在隧道内蔓延,不仅对隧道内人员生命安全产生威胁,还阻碍了消防人员及时进入隧道内进行扑救。其中,高铁地下单洞双向隧道不仅断面积大、行车组织复杂,而且发生火灾的位置往往不在纵向中心线上,因而隧道通风和排烟一直是工程设计中的重难点。以济滨隧道为研究对象,围绕单洞双向隧道的通风排烟模式和排烟参数,开展三维数值研究。其中,主要分析火灾发展过程中的烟气温度、碳烟密度、能见度等特征参数的分布情况。研究结果表明：在正常通风情况下,列车减速停车过程产生的活塞风效应,会起到一定的纵向排烟作用,但并不能将隧道内的烟气条件控制在对人体无害的范围;若采用大小为临界风速（3.7m/s）的纵向排烟模式,隧道内的温度可以得到有效控制,但下游人员逃生线路上的碳烟密度无法得到有效控制。提出的排烟模式和排烟参数可以为轨道交通领域类似工程通风排烟设计提供参考。     

列车通过铁路隧道时的数值模拟分析

采用Gambit软件建立隧道列车模型,并利用Flunetl7.0软件设置了相应的活塞风二维动网格模型,模拟了列车在不同车速下经过铁路隧道时,隧道内部速度场和压力场的动态变化规律.研究结果表明:随着列车经过隧道时速度的增大,所产生的活塞风的风速也就越大;当列车经过监测点的速度越大时,活塞风的风速突降的程度也就越大;列车头...     

地铁列车活塞效应对车站排热风量的影响

为排除列车与铁轨的部分摩擦热和列车空调冷凝热,从而保证隧道内部空气温度和隧道土壤温度维持在正常水平,在地铁车站中往往装有排热装置和活塞风井有效进行通风换气。受隧道壁的限制作用,列车运动会产生活塞效应,活塞效应引起的隧道内部空气速度场和压力场的变化对车站机械排风和自然排风影响很大。本文以某车站为研究对象,运用CFD动网格技术,模拟列车减速进站-靠站-加速离站三个连续工况,分析列车活塞效应对活塞风井通风量和车站机械排风的影响,希望对地铁隧道排热系统的设计提供理论依据。     

地铁环境内的通风效率对室内空气品质的影响

维持地铁环境中的空气清洁对乘客来说是非常重要的。尽管地铁站的屏蔽门（PSD）可以很好地改善地铁站内空气品质,但地铁隧道内的空气品质却仍然很差,隧道内CO2浓度和颗粒物（PM）值均较高。增加列车运行的频率和数量,均会导致地铁环境内的空气品质变差。因此,为获得更好的空气质量,地铁隧道的通风系统需要进一步改进。数值分析是一种有效的方法,可用来分析地铁双轨隧道通风系统的性能。本文对位于韩国首尔的地铁双轨隧道系统进行了数值模拟,采用ANSYS CFX软件对列车正常运行时隧道内的气流进行了非定常计算。分别针对一辆列车在隧道里运行,或者两辆列车同时运行时,对隧道内的气流进行了模拟研究。当所有的竖井用于自然通风时,分析了隧道里的活塞效应。结果表明,竖井送风对隧道内污染气体稀释以后,通过机械通风井排出;当双轨隧道内仅有一辆列车运行时,供气量和排气量是平衡的;当同时有两辆列车相向运行时,隧道内的污染空气浓度很高,且竖井里没有电力供应时,所有的竖井用于自然通风。车站门被打开时,停留在隧道内的污染空气就会进入车站站台。     

长大公路隧道火灾安全疏散性能化设计与分析

基于性能化防火设计方法, 分析火灾条件下长大公路隧道内人 员疏散行为的特点,给出隧道内人 员疏散的安全判据,并结合某隧道 的结构及车流特征对人员疏散过程 进行了数值模拟研究,分析隧道在 正常通车和局部行车堵塞时,不同 火源位置、横通道间距与横通道宽 度对人员疏散时间及安全状态的影 响。结果表明,与建筑内人员疏散不 同,长大公路隧道内火灾的可用安 全疏散时间(ASET)与需要的安全疏 散时间(RSET)均为沿隧道长度方向 位置的函数。隧道内人员安全疏散 的时间曲线在各横通道疏散口出现 峰值,这主要是受到横通道通行能 力的限制,各疏散口人员集聚等待 所致。当隧道发生局部堵塞时,横 通道口需要的安全疏散时间显著增 加,危险性也急剧增大。隧道内人 员疏散的性能化防火设计应综合考 虑火源位置对人员载荷及疏散口位 置可用安全疏散时间的影响。该研 究为公路隧道火灾安全疏散设施的 优化设计提供依据。     

市域铁路列车高速越行时入口段隧道和车站屏蔽门压力变化研究

以市域铁路嘉闵线入口段隧道和迎宾三路站为例,研究有无列车停靠车站时,列车从隧道入口以160km/h速度突入隧道并越行通过车站时区间隧道和屏蔽门的压力变化。研究结果表明：无列车停站时,列车突入隧道入口段U型槽产生的初始压缩波传播到入口段隧道,引起的最大正压可达1215Pa;由于车站左端活塞风井的泄压作用,初始压缩波传到屏蔽门上最大正压仅440Pa;而列车通过右端活塞风井产生的压缩波传播到车站后的区间隧道时,最大正压可达1450Pa。有列车停站时,车站前后区间隧道内压力波幅值几乎无变化,但屏蔽门上压力略有上升,压力波幅值增加在10%内。     

地铁区间活塞通风形式对比研究

对相同地下区间隧道分别设置单塞井形式与双塞井形式,通过软件计算分析两种形式在区间隧道在通风效果上的差异,同时结合土建规模、设备运行要求等,分析不同行车密度、不同排热风机运行风量对两种活塞通风形式下区间通风效果的影响。     

机动车超速监测系统现场测速误差检定装置研制

为更准确地检测机动车超速监测系统现场测速误差,以社会车辆为目标速度源,在机动车超速监测系统的临近位置,架设更高精度的测速装置,对相同速度监测和图像采集区域内的社会车辆,进行同步测量和同步图像采集,通过对比两者的速度量值实现对超速监测系统的检定校准。该装置用于检定道路超速监测系统的速度量值线性与误差,可以测量足够多的社会车辆样本,重点选取限速点附近的速度测量值进行对比分析。装置安装简单,使用方便,可以大幅提升检定效率与操作安全性。     

横风作用下考虑车辆运动的车桥系统气动特性的数值模拟研究

车辆和桥梁气动力参数的准确识别是风-车-桥系统耦合振动研究的前提,目前大多数研究中通常忽略了车辆和桥梁间的相对运动。由于采用风洞试验测量手段研究此类问题存在一定困难,因此该文基于CFD数值仿真平台采用动网格技术模拟计算了横风作用下考虑车辆运动的车辆和桥梁气动特性,分析研究了风场的紊流特性、车辆的运动速度以及车桥的相互气动干扰对车辆和桥梁气动特性的影响。计算结果表明:车辆和桥梁的气动力特性受车辆的运动速度和车桥间的相互作用影响较大,风场的紊流特性对车辆和桥梁的气动力也有一定影响。最后通过对比分析单车、桥和车-桥耦合的流场压力和速度云图,探讨了车辆和桥梁气动力的相互作用机理。     

A non-linear traffic flow-based queuing model to estimate container terminal throughput with AGVs

Efficient handling of containers at a terminal can reduce the overall vessel sojourn times and minimise operational costs. The internal transport of containers in these terminals is performed by vehicles that share a common guide path. The throughput capacity of a terminal may increase by increasing the number of vehicles; however, simultaneously congestion may reduce the effective vehicle speed. We model this situation accurately using a traffic flow-based closed queuing network model. The vehicle internal transport is modelled using a load-dependent server that captures the interaction between the number of vehicles in a transport segment and the effective vehicle speed. Using a non-linear traffic flow model, we show that the throughput reductions due to vehicle congestion can be as large as 85%. Hence, the effect of vehicle congestion during internal transport cannot be ignored. The model can also be used to determine the appropriate number of vehicles required to achieve the required terminal throughput by explicitly considering the effect of vehicle congestion.     

列车垂向振动的半主动简谐隔振研究

依据拉格郎日方程,建立六自由度列车半主动隔振系统的垂向振动模型;应用MATLAB/SIMULINK仿真模块构造列车半主动隔振系统仿真模型,对列车进行时域分析。在轨道具有简谐输入的情况下对列车的隔振性能（如隔振位移、隔振传递率等）进行了计算分析,讨论了弹簧刚度、阻尼、车速、激励的波长等对隔振性能的影响。通过研究可得列车系统采用半主动开关阻尼器,确实能够改善系统的隔振性能。     

六线双层铁路钢桁桥车桥系统气动特性风洞试验研究

为研究多线双层铁路桥梁车辆与桥梁的气动特性,利用三分力分离装置-交叉滑槽系统,对某六线双层大跨铁路斜拉桥进行节段模型风洞试验。测试了不同车桥组合下车辆与桥梁各自的气动力,研究了单列车的位置、双车同层交会、双车上下层共存时车辆和桥梁气动特性的相互影响,并讨论了风攻角对上层车辆气动力的影响。试验结果表明,当车辆位于桥梁断面不同位置时,车辆气动力差异较大;由于上层桥面宽度较大,气流经过桥梁断面前缘分离后,再附着于较靠后的背风侧车辆,导致背风侧车辆的阻力系数更大;双层车辆共存时,当两者同处于迎风侧,气动力有明显的相互影响;风攻角对背风侧车辆的气动力影响显著。     

水下航行体通气超空泡形态及阻力特性试验研究

利用中速空泡水洞开展了通气超空泡试验,并利用已有的经验公式得到了通气空化数,对通气超空泡形态及阻力特性进行了研究。研究表明,通气超空泡的长度和长细比都随通气空化数的增大而减小,航行体阻力系数则随长细比增大而减小。在流速恒定情况下,随通气率的增大,通气空化数逐渐减小,呈指数规律衰减。通气空化数越小,超空泡航行体的减阻效果越好,速度越大,超空泡减阻效果越明显。随通气空化数的减小,超空泡航行体尾部沾湿区域阻力系数也逐渐减小。     

Car occupant safety in frontal crashes: a parameter study of vehicle mass, impact speed, and inherent vehicle protection

A new mathematical model was developed to estimate average injury and fatality rates in frontal car-to-car crashes for changes in vehicle fleet mass, impact speed distribution, and inherent vehicle protection. The estimates were calculated from injury/fatality risk data, delta-V distribution and collision probability of two vehicles, where delta-V depends on impact speed and mass of the colliding vehicles. The impact speed distribution was assumed to be unaffected by a change in fleet mass distribution.

The results showed that safety in frontal crashes would improve 27–35% by a 10% increase in fatality risk parameters, which reflected substantial improvement in inherent vehicle protection. A 40% safety improvement was attained by a 10% impact speed reduction. Consequences of vehicle fleet mass were not as strong, but depended on the average mass ratio of the fleet. A reduction in mass range would be the most beneficial, while a uniform mass reduction of 20% would increase the fatality rate by 5.4%. The model estimates trends in traffic safety and may help to identify priorities in active and passive safety.     

考虑桥面风场等效气动效应的行车安全性分析

侧风作用下桥上通行车辆容易遭受行车安全问题。通过节段模型风洞试验,测试了主梁行车道位置上方一定高度范围内风场分布特性。基于车辆气动力和力矩等效的方法,采用等效风速和比例系数来考虑桥面气动绕流对车辆气动力特性的影响。在风-汽车-桥耦合振动研究的基础上,采用无量纲的侧倾和侧滑安全因子评价车辆的行车安全性,分析了风速和车速对不同类型车辆行车安全性的影响。结果表明:车辆的行车安全性随着风速和车速的增大而逐渐降低;桥面风场等效气动效应会降低集装箱车和旅行巴士的行车安全性,集装箱车RSF和SSF最大相对误差分别高达28.0%和184.3%。     

风汽车桥梁系统耦合振动及行车安全性分析

强风不仅是长大桥梁设计的控制性因素,而且直接影响到桥上车辆的运行安全。将自然风、公路车辆、桥梁作为一个统一的相互作用系统,在风-汽车-桥梁系统耦合振动分析的基础上,针对车辆侧倾事故和侧滑事故的评判准则,采用概率统计方法提高了风致车辆事故分析的可靠性。结合工程实例对强风作用下桥梁的动力响应和车辆的运行安全性进行了分析。计算得到了给定的车速条件下厢式货车的侧倾临界风速及干、湿、雪、冰四种路况情况下的侧滑临界风速,提出了适用于交通安全策略管理的强风天气条件下桥上车辆限速标准。     

Empirical analysis of gross vehicle weight and free flow speed and consideration on its relation with differential speed limit

Most highly motorized countries in the world have implemented different speed limits for light weight and heavy weight vehicles. The heavy vehicle speed limit is usually chosen to be lower than that of passenger cars due to the difficulty for the drivers to safely maneuver the heavy vehicle at high speed and greater impact during a crash.However, in many cases, the speed limit for heavy vehicle is set by only considering the vehicle size or category, mostly due to simplicity in enforcement. In this study, traffic and vehicular data for all vehicle types were collected using a weigh-in-motion system installed at Federal Route 54 in Malaysia. The first finding from the data showed that the weight variation for each vehicle category is considerable. Therefore, the effect of gross vehicle weight (GVW) and category of heavy vehicle on free flow speed and their interaction were analyzed using statistical techniques.Empirical analysis results showed that statistically for each type of heavy vehicle, there was a significant relationship between free flow speed of a heavy vehicle and GVW. Specifically, the results suggest that the mean and variance of free flow speed decrease with an increase GVW by the amount unrelated to size and shape for all GVW range. Then, based on the 85th percentile principle, the study proposed a new concept for setting the speed limit for heavy vehicle by incorporating GVW where a different speed limit is imposed to the heavy vehicle, not only based on vehicle classification, but also according to its GVW.