本書是一本專門探討高速列車通過站臺時所產(chǎn)生的氣動效應(yīng)及安全防護(hù)技術(shù)的學(xué)術(shù)專著。首先,介紹了高速鐵路發(fā)展現(xiàn)狀、高速過站空氣動力學(xué)研究現(xiàn)狀及研究方法;其次,介紹了計(jì)算流體力學(xué)的相關(guān)理論知識,并通過實(shí)例對數(shù)值模擬計(jì)算方法和過程進(jìn)行了初步的說明;接著,通過高速列車過地面站數(shù)值仿真模擬、不同因素下站臺連續(xù)體表面風(fēng)壓變化、高速鐵路列車過站風(fēng)載荷效應(yīng)的試驗(yàn)研究等內(nèi)容詳細(xì)介紹了數(shù)值仿真模擬方法、仿真技術(shù)和現(xiàn)場實(shí)測條件下不同工況下站臺門表面壓力變化情況;最后,論述了針對不同類型站臺的氣動防護(hù)措施、站臺安全防護(hù)設(shè)備形式及發(fā)展趨勢。
本書適合高速鐵路站房工程、站臺安全防護(hù)設(shè)備工程、高速鐵路氣動效應(yīng)等領(lǐng)域的科研、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、運(yùn)營組織管理和科研院所等相關(guān)技術(shù)人員和師生閱讀和參考。
《列車高速過站氣動效應(yīng)及站臺安全防護(hù)》揭秘高鐵飛馳背后的安全守護(hù)
在高鐵時代,列車如箭般穿梭,帶來便捷的同時,也隱藏著不為人知的安全挑戰(zhàn)。當(dāng)列車高速過站,氣動效應(yīng)如何影響站臺環(huán)境?乘客安全與設(shè)施安全如何保障?這本學(xué)術(shù)專著為你揭開迷霧!
本書首次全面論述列車高速過站空氣動力學(xué)及安全防護(hù)技術(shù),從理論到實(shí)踐,深度剖析氣動效應(yīng)機(jī)理,通過數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究,提出有效站臺防護(hù)措施。內(nèi)容涵蓋高速鐵路發(fā)展現(xiàn)狀、計(jì)算流體力學(xué)理論、數(shù)值模擬方法、現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)分析等,結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn),數(shù)據(jù)詳實(shí)。
無論你是高速鐵路站房工程、站臺安全防護(hù)設(shè)備工程的科研人員,還是相關(guān)領(lǐng)域的師生,本書都將成為你不可或缺的理論支持與技術(shù)指南。讓我們一起探索高鐵飛馳背后的安全秘密,為高速鐵路的安全運(yùn)營保駕護(hù)航!
隨著現(xiàn)代高速鐵路的快速發(fā)展,列車運(yùn)行速度不斷提高,列車高速過站時產(chǎn)生的氣動效應(yīng)對站臺環(huán)境、設(shè)施以及乘客安全的影響日益顯著。高速鐵路不僅在改變交通運(yùn)輸模式,更為相關(guān)技術(shù)研究提出了全新的課題和挑戰(zhàn)。作為高速鐵路技術(shù)領(lǐng)域的一個重要課題,列車高速過站的氣動效應(yīng)及其所引發(fā)的安全問題日益引起社會各界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。列車高速通過站臺時,氣動效應(yīng)會對周圍環(huán)境產(chǎn)生復(fù)雜的影響。氣流沖擊、壓力波動、渦流等現(xiàn)象,不僅影響站臺上乘客的舒適性,還可能對設(shè)施設(shè)備造成損害,更為嚴(yán)重的是可能危及乘客的生命安全。因此,如何有效預(yù)測、分析和防范這些氣動效應(yīng),已經(jīng)成為保障高速鐵路安全運(yùn)營的關(guān)鍵。
本書詳細(xì)探討了列車高速過站時的氣動效應(yīng)機(jī)理,結(jié)合理論分析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),深入剖析了氣動負(fù)壓、壓力波以及風(fēng)場等現(xiàn)象的產(chǎn)生與傳播規(guī)律。同時,本書還通過大量的數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究,提出了有效的站臺防護(hù)措施和技術(shù)方案,以期為高速鐵路站臺安全設(shè)計(jì)提供理論支持與技術(shù)依據(jù)。
本書針對我國高速鐵路列車過站時產(chǎn)生的氣動效應(yīng)及安全防護(hù)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)性研究,是行業(yè)內(nèi)首本對列車高速過站空氣動力學(xué)及安全防護(hù)技術(shù)的全面論述的專著。
本書共分為6章:第1章,介紹了氣動效應(yīng)研究的目的及意義、國內(nèi)外高速鐵路發(fā)展現(xiàn)狀、國內(nèi)外對于高速列車過站空氣動力學(xué)問題的研究現(xiàn)狀以及主流的列車過站空氣動力學(xué)研究方法;第2章,詳細(xì)論述了理論計(jì)算的數(shù)學(xué)理論模型、由此衍生的數(shù)值計(jì)算方法以及計(jì)算流體力學(xué)實(shí)際應(yīng)用的方法;第3章,詳細(xì)介紹了高速列車過地面車站站臺時數(shù)值模擬計(jì)算需要進(jìn)行的模型建立、參數(shù)設(shè)置和結(jié)果分析等步驟,以典型計(jì)算工況為例論述了模擬仿真計(jì)算的全部流程;第4章,介紹了高速列車過站時,列車過站速度、站臺門設(shè)置距離、過站車型、地面站站臺雨棚等不同因素對于站臺連續(xù)體表面風(fēng)壓的影響情況;第5章,結(jié)合實(shí)際測試項(xiàng)目介紹了與列車高速過站氣動效應(yīng)相關(guān)的線路試驗(yàn)內(nèi)容,包括測試內(nèi)容、測試方法、測試方案、測試原理以及與對應(yīng)仿真結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)對比的數(shù)據(jù)分析內(nèi)容;第6章,論述了高速鐵路站臺安全防護(hù)研究的相關(guān)內(nèi)容,包括國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、傳統(tǒng)及新型站臺防護(hù)設(shè)備形式以及站臺防護(hù)設(shè)備未來發(fā)展趨勢。
本書在編撰過程中得到了北京航空航天大學(xué)、內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)、中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司、珠三角城際公司等合作單位的大力支持,在此對以上單位及所有參與本書編撰的人員表示感謝。鑒于作者水平有限,書中難免有不足之處,敬請廣大讀者批評指正。
最后,衷心感謝所有為本書出版付出努力的人士和研究人員,也希望本書能對讀者有所啟發(fā)。
作者
2024年5月于北京
王志飛,工學(xué)博士,研究員,中國儀器儀表學(xué)會認(rèn)證的教授級高工,碩士生導(dǎo)師,國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)課題負(fù)責(zé)人和ISO國際標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)召集人,國家鐵路局科技標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃專家、、中國工程設(shè)備專家,中國計(jì)算機(jī)學(xué)會人工智能與模式識別和嵌入式系統(tǒng)專委會委員,中國測繪學(xué)會智慧城市委員會委員,中國儀器儀表和機(jī)械工程學(xué)會高級會員。主要從事鐵路/軌道交通信息技術(shù)、自動化和人工智能方面的研究工作。近年來,主持和參加國家級課題6項(xiàng)、省部級課題10余項(xiàng),局級以上科研課題20余項(xiàng);獲得省部級技術(shù)發(fā)明獎1項(xiàng),科學(xué)科技進(jìn)步獎一等獎5項(xiàng)、二等獎3項(xiàng),申請發(fā)明專利50余項(xiàng),其中授權(quán)發(fā)明專利18項(xiàng)、實(shí)用新型20余項(xiàng),主持編制ISO國際標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、國家標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)、鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)、北京地方標(biāo)準(zhǔn)和廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)各1項(xiàng)、國鐵集團(tuán)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng),在《中國鐵道科學(xué)》、《航空學(xué)報(bào)》英文版、《北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)》、《航空動力學(xué)報(bào)》、《Procedia CIRP》等國內(nèi)外各類期刊以及IEEE工業(yè)電子各美國光學(xué)工程學(xué)會主辦的會議發(fā)表各類學(xué)術(shù)論文50余篇,其中SCI收錄3篇,EI收錄20余篇,參與出版專著2部。
1.1研究的目的及意義1
1.2高速鐵路的發(fā)展現(xiàn)狀2
1.3高速列車過站空氣動力學(xué)研究現(xiàn)狀13
1.4列車過站空氣動力學(xué)研究方法17
1.5本章小結(jié)18
參考文獻(xiàn)19
第2章計(jì)算流體力學(xué)的基本理論和方法25
2.1計(jì)算流體力學(xué)基礎(chǔ)25
2.2數(shù)值方法34
2.3大位移瞬態(tài)計(jì)算方法35
2.4列車高速過站氣動效應(yīng)數(shù)值模擬計(jì)算過程39
2.5本章小結(jié)50
參考文獻(xiàn)51
第3章高速列車過地面車站站臺數(shù)值仿真模擬53
3.1仿真模型建立55
3.2列車過站網(wǎng)格模型57
3.3計(jì)算參數(shù)設(shè)定59
3.4結(jié)果分析60
3.5本章小結(jié)68
參考文獻(xiàn)68
第4章不同影響因素下站臺連續(xù)體表面的風(fēng)壓變化70
4.1過站速度對站臺門承受的風(fēng)壓及風(fēng)速的影響70
4.2設(shè)置距離對站臺門承受的風(fēng)壓的影響74
4.3過站車型對站臺門承受的風(fēng)壓的影響78
4.4站臺雨棚結(jié)構(gòu)對站臺門承受的風(fēng)壓的影響83
4.5本章小結(jié)88
參考文獻(xiàn)89
第5章高速鐵路列車過站氣動效應(yīng)的試驗(yàn)研究90
5.1測試內(nèi)容90
5.2測試方法91
5.3測試方案91
5.4測試程序與技術(shù)100
5.5明線過站仿真與測試結(jié)果對比106
5.6本章小結(jié)109
參考文獻(xiàn)110
第6章高速鐵路站臺安全防護(hù)研究111
6.1研究的意義111
6.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀113
6.3站臺安全防護(hù)設(shè)備的形式122
6.4站臺安全防護(hù)設(shè)備發(fā)展趨勢168
6.5本章小結(jié)171
參考文獻(xiàn)172