刍议中国列车动力学相关要点

2015-04-27刘渠海南车青岛四方机车车辆股份有限公司南昌330000

山东工业技术 2015年4期

刘渠海（南车青岛四方机车车辆股份有限公司,南昌　330000）

刍议中国列车动力学相关要点

刘渠海
（南车青岛四方机车车辆股份有限公司,南昌330000）

目前，随着轨道交通的高速发展，中国高速列车运营时速极快，很明显，列车高速运行对人类的影响在逐渐增大。在追求高速的同时也要了解列车动力学的相关技术，本文主要从列车各方面相关设计进行分析，总结相关任务的方向，同时针对空气动力学的指标情况进行分析，并且对降低空气动力学效应影响进行详细的阐述。

技术运用；分析；措施

高速铁路的飞速发展，势必也会带来很多技术难题，尽管中国的高速列车技术发展得很好并走到了国际的前端，但也存在着许多无法攻克的难关。高速风洞在中国依旧处于空白状态，因此，了解列车动力学的相关技术可以对高速列车空气动力学进行分析总结，为后期的列车动力学实验提供理论基础。

1　空气动力学在列车隧道中的效应

（1）列车隧道空气动力学的效应。在列车隧道中，不管是空气还是隧道的内壁，都会对列车造成较大的摩擦力，这种阻力会在列车进入隧道的时候把隧道里面的空气从中间向两边分开，这时就会产生一定的压力波动。压力波动形成的原因很简单，当列车驶入隧道之后，隧道里面原本的空气由于压力就会被排开，并且向列车的两边压缩，但是又不能及时、流畅的形成绕流，在列车的尾部进入隧道后，这些空气就会产生负压。压力波动就随之产生了。这种压力是需要释放的，通常会以声波的方式进行流动，当这种以声波运行的压力波动运动到隧道口的时候，在隧道壁之间就会形成反射，使一部分压力波动被反射回来，从而产生一种瞬间压力，没有被反射的就会形成脉冲，以辐射的方式进行运动。（2）造成的危害：1）这种危害可能有些人会深有体会，在乘坐列车进入隧道的时候，耳朵会明显的感觉到胀痛，这种情况就是因为列车在高速行的时候，穿过隧道，造成上述的瞬间压力造成的，这种压力就会使旅客的耳膜产生不适。2）在行车的过程当中，不管是在任何地方，都会有一定的阻力，但是行驶至隧道的时候，阻力比平时要大很多，就会造成列车多耗能量的现象。3）列车在隧道中行驶遇到阻力，就要突破这一层阻力，列车的所作的功就会被转化为热量，从而使隧道里面的温度升高。造成隧道安全问题。

2　高速列车的主要任务

在对列车高速运行时分析中，空气动力学相当重要，空气动力学统计数字的主要任务有：（1）各种行车工况下的脉动压力；（2）由脉动压力产生的空气噪声。

（1）在高速列车会车时，气动压力会随着列车运行速度的提高而增大，会车时产生的气动压力会对动车组造成很大的影响，例如：在会车的时候，对列车的车身和列车的车窗的硬度有较大影响，而且，车里面乘客的舒适度也会大大降低。在准高速列车运行初期，很多破窗事故就是因为会车导致的。（2）高速列车流体分析的重要内容是高速列车噪声的气动声学数值分析，在列车高速行驶的过程中，列车的挡雪板、雨刷、集电部、舱门以及转向架都会产生噪音，其中，集电部的噪音是最大的，最高值可达到一百二十DB左右。

3　分析动力学的技术方向

针对各种复杂情况需要发展动网格和滑移网格技术，例如：高速列车在会车时，有明线车、隧道会车，等速及不等速会车时，要研究这些工况就需要研究新的操作方法。在这之前，虽然已经有科学家了对这些技术进行了分析，但是还没有切实的运用到实际，在实际中，这些技术还是会受到很大的限制。

随着中国的经济越来越发达，也是紧随社会主义社会建设的大潮流，中国必须建立起自己的自主知识产权，在中国的大地上运用自己的知识和技术打造出世界上跑得最快并且最安全的火车，开发出相应的空气动力学模块，建设专有的数值风洞，这对我国将来成为技术输出大国的战略具有深远的意义，对建立高速列车的数值风洞也有深远的意义。

4　改善舒适度的相关措施

4.1列车舒适度

这里的舒适度不是一般意义上的舒适度，而是在针对列车在隧道中对人体的影响，降低这种影响对旅客身体上的干扰。列车在隧道中进行高速运行的时候，舒适度会随着隧道中空气的压力变化而变化，当隧道中的压力达到一定的强度，列车外面的压力就会转移到列车的车厢内部，这种压力会使旅客的耳膜产生一定的不舒适感，所以，在这一问题上，需要研究者积极摸索，制定出一个舒适的数值，以适应人体对这种压力的反应，提高旅客的舒适度。

4.2措施

（1）车辆方面的措施：1）增加车辆的密封性，在一定条件下，列车的封闭性越高，就会尽量的把压力挡在列车的外面，列车内部所承受的压力也就越小，随之舒适度也就越高。2）想要有效的在一定程度上降低列车内部的瞬变压力，改善列车的外形是一种不错的方法，一般外形的改变主要考虑列车的车头，在隧道空间不变的前提下，列车的面积越小，所产生的压力也就越小，那么列车内部所承受的压力也就越小。（2）隧道构造措施：首先，针对隧道构造本身，可以在隧道建造的时候在隧道中建立缓冲段，此措施可以有效的减小压力梯度，从而减少噪音度环境的污染；其次，在隧道中多增加一些断面或者是扩大其面积；再次在双洞单线中设置一种横洞也可以有效的减小风道的压力，这种风道可减少对列车的空气动力阻力；最后可以从温度这方面入手，也就是说，设置隔热，上文我们阐述过，列车在隧道中高速行驶所遇到的阻力，会使列车做的功转化为热能，从而提升隧道的温度，针对这样的情况，可以在建造隧道的时候，在保证隧道安全的情况下，尽量多的设置一些通风口，有效的把隧道里面的热量散发出来，这样列车所产生的热量就会被通风口产生的风所覆盖。