高速列车转向架结冰特性风洞实验研究

摘要

风雪严寒环境导致转向架区域冰雪大量堆积，严重威胁高速列车行驶安全.为分析风雪严寒天气下转向架的结冰特性，采用包含简化车体和动力转向架的缩比模型，在中南大学轨道车辆积雪结冰风洞开展了高速列车转向架结冰实验研究.采用喷水系统模拟制动夹钳周围融水产生的喷水现象，以再现轮对甩水致转向架结冰过程.研究转向架区域动态结冰过程和整体结冰分布特性、各关键区域的结冰质量占比权重以及转向架结冰速率模型.研究结果表明：轮对甩出的水滴受紊乱流场作用扩散至转向架各个区域，在低温下结冰并随时间迅速发展，直至整个转向架区域被冰层覆盖；对于转向架舱，其后端板结冰严重，结冰质量占转向架舱结冰总质量的28%；对于转向架，构架和制动夹钳区域结冰分布最多，分别占转向架结冰总质量的34%和22%，空气弹簧、横梁和纵梁结冰分布较少，转向架呈现出底部结冰量大、结冰形状复杂的特性.随着结冰时间增加，各区域结冰速率不同，转向架舱、转向架的结冰总质量与结冰时间呈一次函数关系.研究获得的转向架结冰特性和结冰速率模型，可对一定运行时间内转向架结冰质量快速预测提供参考依据，对风雪环境下高速列车安全运行和转向架防除冰具有重要指导意义.

关键词

高速列车 / 转向架 / 结冰特性 / 结冰速率模型 / 风洞实验

基金资助

国家重点研发计划资助项目（2020YFA0710904-02）; 中国国家铁路集团有限公司系统性重大项目（P2021J036）