长编组高速列车的列车风动模型实验研究1)

郭易 郭迪龙,2) 杨国伟,† 刘雯,†

∗(中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室,北京 100190)

†(中国科学院大学工程科学学院,北京 100190)

引言

列车风是由于空气的黏性作用,在列车高速运动时诱导列车周围空气产生的气流流动.

高速列车运行引起的列车风是列车空气动力学重要的研究内容和保证列车安全运行的重要方面.根据实车实验测试,在距离列车侧边1.3 m 处,列车风的瞬时风速最高可达列车运行速度的40%[1-2].目前我国高速动车组的最高持续运行速度为350 km/h(97.2 m/s),也就是说,高速通过的动车组列车会产生39 m/s 的列车风.在这种环境下人们很难无意识地保持站立姿势,这会异常危险.高速列车运行时诱导出的列车风不仅会危害道旁作业人员和站台上候车乘客的安全[3-4],同时强大的风力也会损坏道旁设施[5].

欧洲已经落实限制由高速列车诱导产生的列车风速的规定.在欧洲运营的高速列车必须遵守欧洲铁路署的互通性技术规范TSI 中关于列车风的条例[6].TSI 参照了欧洲标准EN[7],其中欧洲标准涵盖实车、模型实验和数值模拟的实践规范.目前我国还没有关于高速列车列车风的相关规范.

高速列车的列车风速在列车头部经过时产生一个局部峰值,之后随着边界层沿列车长度方向,列车风速逐渐增大,在列车的近尾迹区达到最大峰值.这些列车风的一般特征被许多研究者在实车道旁实验中验证过[8-13].

列车风速的最大值通常出现在高速列车的……