基于大渦模擬的高速列車橫風(fēng)運(yùn)行安全性研究

劉加利，于夢閣，張繼業(yè)，等

鐵路運(yùn)輸

基于大渦模擬的高速列車橫風(fēng)運(yùn)行安全性研究

劉加利，于夢閣，張繼業(yè)，等

結(jié)合高速列車空氣動(dòng)力學(xué)和多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，研究橫風(fēng)對高速列車運(yùn)行安全性的影響。首先采用大渦模擬計(jì)算方法，研究了不同橫風(fēng)風(fēng)速下高速列車非定常氣動(dòng)載荷的時(shí)域及頻域特性，列車周圍流場結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的非定常流場特性。然后建立高速列車多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，將得到的氣動(dòng)力作為外加載荷作用于列車上，研究了不同橫風(fēng)風(fēng)速下定常氣動(dòng)力和非定常氣動(dòng)力對直線上高速列車運(yùn)行安全性的影響特性，計(jì)算結(jié)果表明，與定常氣動(dòng)力相比，作用于車身上的非定常氣動(dòng)力使列車的振動(dòng)加劇。最后參照高速列車的安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，對高速列車的安全運(yùn)行進(jìn)行分析，為橫風(fēng)下高速列車的安全運(yùn)行提供參考。

高速列車；橫風(fēng)；大渦模擬；非定常氣動(dòng)力；運(yùn)行安全性

來源出版物：鐵道學(xué)報(bào)， 2011， 33（4）: 13-21

入選年份：2013

基于多路徑的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)客流分布模型及算法研究

徐瑞華，羅欽，高鵬

城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)形成之后，為實(shí)施“一票換乘”需建立軌道交通自動(dòng)售檢票清算管理中心，進(jìn)行客流信息統(tǒng)計(jì)和票務(wù)收入清分，而清分的核心在于解決客流在網(wǎng)絡(luò)上的分布問題。該文結(jié)合城市軌道交通系統(tǒng)的基本特性，提出一種考慮乘客多路徑出行選擇的客流概率分布模型，并設(shè)計(jì)基于深度優(yōu)先的路徑搜索算法。該模型既體現(xiàn)了乘客出行阻抗最小化的選擇心理，又反映了路徑多樣化的實(shí)際情況，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。最后通過北京軌道交通網(wǎng)絡(luò)實(shí)際客流數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型和算法的有效性。

城市軌道交通；客流分布；多路徑分配；出行阻抗；K短路搜索

來源出版物：鐵道學(xué)報(bào)， 2009， 31（2）: 110-114

入選年份：2013

蘭新鐵路百里風(fēng)區(qū)風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)特性研究

蔣富強(qiáng)，李熒，李凱崇，等

通過對蘭新鐵路百里風(fēng)區(qū)戈壁風(fēng)沙流進(jìn)行現(xiàn)場觀測研究，提出風(fēng)沙流密度的新慨念，解決風(fēng)沙流研究中如何利用現(xiàn)場定時(shí)觀測研究風(fēng)沙流動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)的重大技術(shù)難題。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測資料分析，揭示風(fēng)沙流密度沿高度變化的特點(diǎn)，不同高度風(fēng)沙流密度與風(fēng)速的關(guān)系，闡明臨界風(fēng)速的概念，認(rèn)為風(fēng)區(qū)建（構(gòu)）筑物所承受的壓強(qiáng)為凈風(fēng)壓與沙粒沖擊壓之和。在自然風(fēng)速超過臨界風(fēng)速情況下，風(fēng)區(qū)建（構(gòu)）筑物所承受風(fēng)沙流壓強(qiáng)以沙粒與建（構(gòu)）筑物碰撞壓力為主，這與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中以凈風(fēng)壓作為風(fēng)荷載設(shè)計(jì)完全不同，解決了風(fēng)區(qū)工程設(shè)計(jì)中遇到的技術(shù)難題，避免由于對戈壁風(fēng)沙流的認(rèn)識(shí)不足而造成的損失，對即將修建的蘭新二線提供一定的借鑒和參考，對戈壁地區(qū)風(fēng)沙流科學(xué)的完善也具有一定的意義。

風(fēng)沙流密度；蘭新鐵路；百里風(fēng)區(qū)；戈壁

來源出版物：鐵道學(xué)報(bào)， 2010， 32（3）: 105-110

入選年份：2014

地鐵地下結(jié)構(gòu)抗震分析并行計(jì)算顯式與隱式算法比較

陳國興，陳磊，景立平，等

基于EM64T硬件構(gòu)架、雙路Intel Xeon處理器、Linux操作系統(tǒng)、64位ABAQUS軟件、千兆以太網(wǎng)絡(luò)為集群子網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的32 CPU并行計(jì)算集群平臺(tái)，對有限元并行計(jì)算中心差分顯式算法與 Hilber-Hughes-Taylor隱式算法的計(jì)算精度和效率以及 ABAQUS軟件中設(shè)置黏彈性人工邊界計(jì)算精度進(jìn)行比較驗(yàn)證。結(jié)果表明：顯式與隱式算法計(jì)算精度基本相當(dāng)，但顯式算法計(jì)算效率遠(yuǎn)高于隱式算法。對地鐵地下結(jié)構(gòu)三維和二維非線性地震反應(yīng)分析有限元并行計(jì)算顯式和隱式算法進(jìn)行對比研究，結(jié)果表明：對于自由度數(shù)為 387426的地鐵車站結(jié)構(gòu)三維非線性地震反應(yīng)分析，8、16、32 CPU并行計(jì)算顯式和隱式算法耗時(shí)比依次為21.89%、23.10%、4.32%；對于自由度數(shù)為10 516的地鐵車站結(jié)構(gòu)二維非線性地震反應(yīng)分析，1、2、4 CPU并行計(jì)算隱式和顯式算法計(jì)算耗時(shí)比依次為41.4%、45.3%、51.8%；多CPU并行計(jì)算顯式算法適合求解大規(guī)模數(shù)值計(jì)算問題，多 CPU并行計(jì)算隱式算法適合求解小規(guī)模數(shù)值計(jì)算問題。

地鐵地下結(jié)構(gòu)；動(dòng)力非線性；并行計(jì)算；顯式算法；隱式算法

來源出版物：鐵道學(xué)報(bào)， 2011， 33（11）: 111-117

入選年份：2014

多級(jí)可拓評價(jià)方法在地鐵運(yùn)營安全評價(jià)中的應(yīng)用

潘科，王洪德，石劍云

根據(jù)地鐵運(yùn)營的特點(diǎn)及國家地鐵建設(shè)法規(guī)及運(yùn)營標(biāo)準(zhǔn)的要求，比較全面、系統(tǒng)地構(gòu)建地鐵運(yùn)營安全評價(jià)指標(biāo)體系。為了彌補(bǔ)現(xiàn)有地鐵運(yùn)營安全評價(jià)方法的不足，建立以可拓法為核心的地鐵運(yùn)營安全的多級(jí)可拓評價(jià)模型。并以北京地鐵某線路為實(shí)例，確定該線路及其運(yùn)營子系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。針對評價(jià)結(jié)果提出預(yù)防地鐵運(yùn)營事故的有關(guān)對策，為我國地鐵運(yùn)營安全綜合評價(jià)提供一種新的評價(jià)方法。理論分析和實(shí)例計(jì)算表明：該方法在地鐵運(yùn)營安全評價(jià)中有較好的適用性。該項(xiàng)工作可為我國地鐵運(yùn)營安全評價(jià)的深入研究提供參考。

多級(jí)可拓評價(jià)方法；物元；地鐵運(yùn)營安全；安全評價(jià)；評價(jià)指標(biāo)體系

來源出版物：鐵道學(xué)報(bào)， 2011， 33（5）: 14-19

入選年份：2014

大斷面黃土隧道變形特征分析

扈世民，張頂立，郭婷，等

以蘭渝鐵路大斷面黃土隧道為工程背景，采用三維數(shù)值模擬結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)，對臺(tái)階法施工中圍巖深部變形特征進(jìn)行分析；研究圍巖縱向變形規(guī)律并預(yù)測先期位移；研究預(yù)留核心土對圍巖變形的控制效果。結(jié)果表明：圍巖拱部豎向位移弱化較慢，而邊墻水平位移弱化較快，水平收斂普遍小于拱頂沉降；隧道縱向先期位移約占總位移的31%～38%，預(yù)留核心土可有效控制圍巖縱向變形；縱向位移與圍巖彈性模量成反比，Hoek曲線與數(shù)值計(jì)算結(jié)果較接近，特別是掌子面前方較好吻合，數(shù)值計(jì)算先期位移占總位移的33%；預(yù)留核心土有效降低掌子面的臨空范圍，有利掌子面穩(wěn)定；核心土適宜預(yù)留長度為 2R/3（R為隧道換算半徑）；數(shù)值計(jì)算和實(shí)測的圍巖變形規(guī)律基本一致。

大斷面；黃土隧道；縱向變形；三維數(shù)值模擬

來源出版物：鐵道學(xué)報(bào)， 2012， 34（8）: 117-122

入選年份：2014

城軌列車制動(dòng)模型及參數(shù)辨識(shí)

于振宇，陳德旺

列車制動(dòng)模型是設(shè)計(jì)ATO精確停車控制策略的依據(jù)。本文通過分析城軌列車制動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成、特性及其和駕駛員的接口，從面向控制的角度提出適合控制器設(shè)計(jì)的制動(dòng)模型以及模型參數(shù)的辨識(shí)方法。現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)表明：該模型能夠較好描述城軌列車制動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，并且基于該模型的自動(dòng)停車控制系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)中也取得了滿意的性能。

制動(dòng)模型；參數(shù)辨識(shí)；城軌列車；ATO

來源出版物：鐵道學(xué)報(bào)， 2011， 33（10）: 37-40

入選年份：2014

基于M/G/c/c模型的地鐵車站樓梯通道疏散能力瓶頸分析

陳紹寬，劉爽，肖雄，等

乘客疏散能力及服務(wù)水平是地鐵車站設(shè)計(jì)與站內(nèi)客流組織的重要組成部分，也是保證安全運(yùn)營的重要影響因素。M/G/c/c網(wǎng)絡(luò)排隊(duì)模型適用于各種空間內(nèi)行人運(yùn)動(dòng)過程分析及相應(yīng)指標(biāo)的計(jì)算。本文在乘客運(yùn)動(dòng)特性分析基礎(chǔ)上，結(jié)合車站空間結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建基于M/G/c/c的地鐵車站樓梯與通道乘客疏散能力瓶頸分析模型。以北京地鐵2號(hào)線與4號(hào)線的西直門換乘站為例開展研究，計(jì)算分析該站在乘客到達(dá)率發(fā)生變化時(shí)樓梯、通道的疏散能力瓶頸點(diǎn)，驗(yàn)證模型的有效性與實(shí)用性。

地鐵車站；疏散能力；M/G/c/c；模型；瓶頸分析

來源出版物：鐵道學(xué)報(bào)， 2012， 34（1）: 7-12

入選年份：2014

鋼筋混凝土空心墩延性變形能力分析

孫治國，郭迅，王東升，等

基于纖維梁柱單元建立鋼筋混凝土空心墩滯回分析模型，與試驗(yàn)結(jié)果對比驗(yàn)證模型準(zhǔn)確性。在此基礎(chǔ)上討論縱筋配筋、壁厚、混凝土強(qiáng)度、剪跨比等因素對空心墩延性變形能力影響。研究表明：對剪跨比大于 7.0的高墩，提高縱筋配筋率可有效增強(qiáng)其延性變形能力；而對于剪跨比小于5.0的中低墩，提高縱筋配筋率對其延性變形能力不利；在軸壓比和縱筋配筋率一定情況下，空心墩壁厚對其延性變形能力影響不大，而保持軸力和縱筋配筋量不變時(shí)，增大壁厚可有效增加中低墩延性變形能力；且在固定軸力下，增大混凝土強(qiáng)度對提高中低墩延性變形能力效果顯著。

空心墩；高墩；延性變形能力；纖維梁柱單元；模擬分析

來源出版物：鐵道學(xué)報(bào)， 2012， 34（1）: 91-96

入選年份：2014

考慮ATP限速的ATO控制算法研究

王義惠，羅仁士，于振宇，等

一般列車自動(dòng)運(yùn)行（ATO）控制算法不直接考慮列車自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)（ATP）限速的約束，因此可能造成列車在正常運(yùn)行情況下的緊急停車。本文提出一種基于模型預(yù)測控制MPC（Model Predictive Control）的ATO控制算法，在控制器設(shè)計(jì)中直接考慮ATP限速約束，能夠保證在 ATO控制列車正常運(yùn)行情況下不會(huì)觸發(fā) ATP緊急制動(dòng)，從而提高列車運(yùn)行效率和舒適度。仿真結(jié)果表明該方法是有效的。

列車自動(dòng)控制；模型預(yù)測控制；ATP限速

來源出版物：鐵道學(xué)報(bào)， 2012， 34（5）: 59-64

入選年份：2014

編輯：張寧寧