试验研究铁道车辆第�卷第期!∀∀年月文章编号#∃∀∀!一%�∀!&!∀∀∋∀一∀∀∀∃一∀()∗+(动车组单车隧道压力波特性估算王雁平&中国北方机车车辆工业集团公司,北京∃∀∀∀(∋摘要#采用国内研制的高速列车通过随道时压力波计算程序,模拟了特定随道条件下)∗+(动车组单车随道压力波的基本特性,给出了隧道内、车头车尾处的压力波分布情况,以及对应车内处(,内最大压差值等随车速变化的规律。同时,比较了动车组在德国和我国隧道条件下压力波的异同−点。关键词#动车组.随道.压力波.特征线法中图分类号#/!%∀−∃0∃文献标识码#1目前,我国引进了国外高速列车技术,形成了)∗+系列动车组。)∗+(动车组是引进德国西门子技术制造的,但我国与德国高速线路具有不同的线路特征,如隧道参数就有较大的区别。我国时速(∀23以上的高速线路单线隧道断面净空面积为%∀34,复线隧道断面净空面积为∃∀34.德国时速(∀23以上的高速线路单线隧道断面净空面积为�∀34,复线隧道断面净空面积为5!34。故进行)∗+(动车组通过国内隧道时产生压力波动特性的研究是必要的,能为不同线路和不同车辆编组下车内压力保护系统设计与车体强度设计等方面提供技术依据,有益于国内消化吸收再创新工作678。本文采用一维可压缩非定常流动模型和特征线法探讨了我国和德国单线隧道下,单列)∗+(动车组通过隧道时车内外压力波的基本特性。通过特定隧道参数下的研究,初步给出了(,内最大压差随时间、列车速度变化而变化的基本特性。所用计算方法和计算程序是国内用于有关不同速度等级规范中隧道净空参数选择用隧道压力波的分析程序。伴随有不同程度的涡流和分离流动,若对这种流动进行准确地模拟,将对计算设备提出很高的要求图。根据隧道长度远大于隧道直径的特点,隧道内三维流动简化为一维流动,空气流动简化为一维可压缩不等嫡非定常流动。考虑如下实际影响因素和假设#&7∋空气与列车壁和隧道壁存在摩擦和传热.&!∋隧道断面沿其长度方向的变化量较小.&(∋隧道内空气是完全气体。利用质量守恒、动量定理和能量守恒定理,建立隧道压力波的数学模型。连续性方程#生二。亚二,,巫二巴竺9。茄宁:孟宁“茹宁了丽;。动量方程#加−<=−7<力−∀−丈尸十/二一十一二;十妙十>?7≅/Α/ΒΧΒΔΕΒΔ能量方程#&∃∋&!∋夔0“助一。!&生0。更<Χ<Δ’<Χ<ΔΑ&2一∃∋Ε&>一奋0心∋&(∋∃隧道压力波的计算模型图∃表示了单列车在隧道内运行过程中不同特征的流态。列车驶人隧道后所引起的隧道内空气流动是复杂的三维、可压缩、非定常的紊流流动。在列车周围如7ΦΦ谙由‘一’‘、爪毛,‘,又气图∃几、;气于一下商速列车在隧道内运行时空气流动基本特征收稿日期#!∀∀一∀�一!,作者简介#王雁平&∃5,%一∋,男,副总工程师。式中#“—隧道内空气流速.Ε—隧道内空气压力.2—空气比热比.户—空气密度.<—声速.Γ—空气流道横截面面积.>—重力加速度.Η—壁面摩擦量.Ι—壁面传热量.于一一列车壁摩擦功.Χ—时间。方程&∃∋、&!∋、&(∋中的Η、>和奋的具体求解方法见文献6(〕。方程&∃∋;&(∋是一阶线性偏微分方程组。在无量∃铁道车辆第�卷第期!∀∀年月纲时间与距离的ϑΦ4图上形成正交网格,且离散特征方程。按广义黎曼变量特征线方法求解特征方程。边界条件按一维可压缩流动模型建立。根据以上流动模型和特征线方法,建立了列车通过隧道时车外压力波动的计算程序6(8。在模拟车外压力波时,假设车体为绝对密封,即不考虑车体泄漏对车外压力波的影响。在得到车外压力波的基础上,利用下列关系式可计算车内压力波动的特性。车内压力按下列关系计算6’8#户、Α户&∃一Κ一于∋&�∋式中#ΕΛ—车内空气压力.一车辆气密指数,按时间常数给出,根据德国Μ)Ν(高速列车的气密指数,本文取Ο二∃∀−∀,。文献6ΠΘ在已知车辆当量泄漏面积时,采用车内外压力波藕合计算的方法,得出压力波特性。本文在未知该参数情况下,采用气密值时间常数在求得车外压力后再求车内压力。!动车组参数和隧道参数)∗+(动车组为辆固定编组,全长!∀3,断面面积∃∀−�3,。车头压力损失系数为∀−∀,车尾压力损失系数按阻塞比的平方取值。单线隧道断面净空面积为%∀3,,空气动力学系数...
