机械工程学报

作者：于梦阁, 刘加利, 李田, 张骞

单位：1. 青岛大学机电工程学院 青岛 266071;2. 青岛大学系统科学博士后流动站 青岛 266071;3. 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 青岛 266111;4. 西南交通大学牵引动力国家重点实验室 成都 610031

关键词：高速列车,降雨强度,气动性能,运行安全,临界风速；

基金：国家自然科学基金（51705267）、中国博士后科学基金（2018M630750）和牵引动力国家重点实验室开放课题（TPL2005）资助项目。

为确保高速列车在强风雨环境下安全运行，结合EULER-LAGRANGE方法和计算多体动力学方法，系统地研究风雨环境下高速列车的气动特性及运行安全特性。基于非球形雨滴，建立高速列车空气动力学计算模型，并验证计算模型的准确性，进而计算强风雨环境下作用于高速列车的气动载荷。建立高速列车车辆系统动力学模型，计算强风雨载荷作用下的高速列车运行安全特性。研究结果表明，在不同风速下，高速列车的侧力、升力、侧滚力矩及摇头力矩均随降雨强度的增加而增大，且与降雨强度近似成线性关系，对于点头力矩，当风速较小时，点头力矩随降雨强度的增加而增大，而当风速较大时，点头力矩随降雨强度的增加而减小。与单纯的强风环境相比，降雨使得高速列车的运行安全特性进一步恶化，在不同风速下，高速列车脱轨系数、轮重减载率、倾覆系数及轮轴横向力均随降雨强度的增加而增大，特别是当风速接近于临界风速时，降雨对高速列车运行安全特性的影响显著。当降雨强度为500 mm/h时，由不同运行安全指标确定的高速列车安全运行的临界风速降低2.3~4.2 m/s。研究结果可为高速列车在风雨环境下的安全限速提供参考。

来源：2021年第20期

《机械工程学报》期刊编辑部

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