横风作用下桥上更高速度列车行车安全性分析

摘要

为揭示横风作用下桥上更高速度列车行车安全机理，基于流体力学与车辆动力学理论，采用CFD流体力学软件建立高速列车-桥梁气动模型，计算列车及桥梁气动载荷；利用多体动力学软件UM和有限元分析软件Ansys进行联合仿真，建立高速列车-轨道-桥梁系统动力学模型；将气动载荷作为外部激励，输入该模型中，实现横风作用下高速铁路桥上更高速度列车行车姿态的仿真计算，进而分析风速、车速对其行车安全的影响。研究结果表明：横风作用下，车体横向位移、轮轴横向力、轮轨垂向力、脱轨系数、轮重减载率、桥梁跨中横向位移较无风时均显著增大；当风速小于12 m/s、车速350～400km/h时列车行车安全指标较小，桥梁跨中横向位移幅值变化较缓；当风速大于15 m/s、车速350～420 km/h时列车各项安全指标急剧增大，尤其是时速400 km以上时，轮轴横向相互作用明显，桥梁跨中横向位移增幅呈倍数增长。本研究结果可为控制横风作用下高速列车桥上行车安全提供理论依据和基础数据。

关键词

铁道工程 / 高速铁路桥梁 / 横风作用 / 行车安全性