高速列車氣動(dòng)作用對(duì)乘坐舒適性的影響研究.pdf

1、隨著我國高速鐵路的不斷建設(shè)，時(shí)速200km/h和300km/h以上的列車較大規(guī)模的開通運(yùn)營，列車的空氣動(dòng)力學(xué)問題越來越突出。高速運(yùn)行列車交會(huì)時(shí)產(chǎn)生的壓力波問題，列車交會(huì)產(chǎn)生的橫向氣動(dòng)力問題，列車通過隧道時(shí)的壓力波動(dòng)問題等等，都會(huì)影響到列車運(yùn)行的平穩(wěn)性，進(jìn)而影響旅客乘坐的舒適性。另一方面乘客對(duì)熱舒適性的要求也越來越高。除了希望列車能夠平穩(wěn)運(yùn)行以外，還希望車內(nèi)熱環(huán)境能一直保持舒適。這需要客室內(nèi)有足夠的新鮮空氣供給，有合適的溫度，合適的空氣流

2、動(dòng)速度，合適的空氣壓力和濕度，較低的二氧化碳濃度。我國高速鐵路的建設(shè)速度和高速列車的發(fā)展速度非常快，許多影響旅客乘坐舒適性的空氣動(dòng)力學(xué)問題還不很清楚。例如，兩相向運(yùn)行的列車發(fā)生交會(huì)時(shí)，通過列車產(chǎn)生的氣動(dòng)力（矩）會(huì)作用在對(duì)面列車上，而且這一氣動(dòng)力（矩）是正負(fù)交替變化的，作為激振源會(huì)引起車體不同方向的振動(dòng)。因此需要研究會(huì)車產(chǎn)生的氣動(dòng)力（矩）的大小及其與車速、線間距和列車頭型間的關(guān)系，以及氣動(dòng)力（矩）變化引起的車體振動(dòng)過程，和會(huì)車對(duì)振動(dòng)舒適性

3、的影響程度。又如，高速空調(diào)客車是密封車體，只有新風(fēng)入口與外界相通，車內(nèi)熱環(huán)境完全靠空調(diào)系統(tǒng)保證。什么樣的空調(diào)系統(tǒng)能保證在我國廣闊的地域空間條件下都能實(shí)現(xiàn)所希望的熱舒適性，是需要認(rèn)真研究的問題。此外會(huì)車時(shí)產(chǎn)生的氣體壓力波動(dòng)或列車進(jìn)入隧道時(shí)產(chǎn)生的氣體壓力波動(dòng)，會(huì)通過列車空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)入口傳到車內(nèi)，使車內(nèi)氣體壓力產(chǎn)生波動(dòng)，造成乘客耳膜的不舒適。采用什么樣的空調(diào)系統(tǒng)可以抑制外界壓力波，使車內(nèi)壓力變化在人體感到舒適的范圍內(nèi)，也是需要認(rèn)真研究的問題

4、。我國發(fā)展高速列車的時(shí)間還很短，如何評(píng)價(jià)客室內(nèi)乘坐舒適性的規(guī)范還沒有建立。探討適合我國國情的高速列車空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和車內(nèi)熱環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)也是必須研究的課題。
　　本文在“十一五”國家科技支撐計(jì)劃子項(xiàng)目《高速列車車內(nèi)流場(chǎng)控制技術(shù)》的支持下，對(duì)以下問題作了初步探討:
　　1.計(jì)算分析了不同車速、不同線路間距、不同列車頭型條件下的會(huì)車壓力波變化。得到了會(huì)車壓力波幅隨車速和線間距的變化規(guī)律，及壓力波幅沿車體高度的分布情況。將不同頭型列車

5、的會(huì)車壓力波進(jìn)行對(duì)比，分析了不同頭型列車的會(huì)車氣動(dòng)性能的優(yōu)劣。計(jì)算了CRH2型動(dòng)車組在常用的5m線間距下以不同速度會(huì)車時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)入口處的壓力變化，以便于進(jìn)一步分析車內(nèi)壓力波動(dòng)情況。
　　2.分析了200～400km/h速度會(huì)車過程中作用在列車上的氣動(dòng)阻力、側(cè)向力、升力、側(cè)翻力矩、俯仰力矩和偏轉(zhuǎn)力矩的變化過程，得到了會(huì)車時(shí)車廂所受氣動(dòng)力（矩）極值隨車速和線間距的變化規(guī)律，以及不同車型對(duì)氣動(dòng)作用的影響。并進(jìn)一步分析了氣動(dòng)力（矩）

6、變化導(dǎo)致的車體振動(dòng)過程，采用相關(guān)指標(biāo)對(duì)會(huì)車時(shí)的振動(dòng)舒適性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。
　　3.計(jì)算分析了我國北方冬季和南方夏季環(huán)境條件下車內(nèi)溫度、風(fēng)速、CO2體積濃度和相對(duì)濕度等熱力學(xué)參數(shù)的分布情況，并根據(jù)流場(chǎng)參數(shù)和熱舒適性指標(biāo)對(duì)車廂內(nèi)的熱舒適性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果提出了空調(diào)客車室內(nèi)流場(chǎng)參數(shù)的建議。
　　4.根據(jù)明線會(huì)車及隧道內(nèi)會(huì)車時(shí)新風(fēng)入口的壓力波，分析CRH2動(dòng)車組采用一定壓頭風(fēng)機(jī)抑制外界壓力波動(dòng)時(shí)車內(nèi)的壓力變化，根據(jù)壓力變化幅度和