铁路沿线风切变致高速列车运行安全性与乘坐舒适性劣化机理及控制方法

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    U1534210
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    252.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0503.机械动力学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

The wind shear, caused by the rapid change of boundaries due to the transitions between various topographies and wind proof facilities, leads to the deterioration of the transverse aerodynamic properties of trains, induces shaking of train bodies that is uncomfortable for the passengers on board, seriously affects the operational safety and passenger comfort of high-speed trains, and this has been the bottle neck for the regular service of high-speed trains in wind field. And the causes of this problem, corresponding evaluation system and the improvement measures need to be solved urgently. By combining the methods of field investigation, theoretical analysis, numerical simulations, moving model tests with transverse wind, wind tunnel experiments, as well as realistic field experiments, this project focuses on the deterioration mechanism of the operational safety and passenger comfort of high-speed trains induced by wind shear near railways and the controlling method, aims at understanding the evolutionary patterns of shear wind field under the rapid change of boundary conditions, analyzing the response of unsteady aerodynamic properties and dynamics of trains, proposing a evaluation index for the operational properties of trains that applies to the environment of shear wind, raising a general design method for building wind proof facilities, train appearance design method enhanced for shear wind and restraining method for strong unsteady response of train dynamics, and focuses on improving the operational safety and comfort for trains under strong wind. The project can provide theoretical and technical support for the development of the high-speed trains of China, as well as the implementation of the national strategies of “One Belt and One Road” and “High-speed rail going out”.
铁路沿线不同地形、不同防风设施过渡形成的突变边界,引发风切变,致使列车横向气动性能恶化,导致列车剧烈晃动,司乘人员深感不适,严重影响高速列车运行安全性与乘坐舒适性,已成为风区铁路高速列车正常运行的瓶颈。上述问题出现的诱因和相应的评价体系及改进措施亟待研究解决。本项目采用实地调研、理论分析、数值仿真、列车横风动模型试验、风洞试验、现场试验相结合的方法,开展铁路沿线风切变致高速列车运行安全性与乘坐舒适性劣化机理及控制方法研究,揭示高速铁路突变边界风场演化机理,探明切变风对高速列车非定常气动性能及动力学特性的影响机制,提出适用于切变风环境新的列车运行性能评价指标,建立防风设施过渡段通用设计方法、列车抗切变风气动外形设计方法、列车强瞬态动力响应抑制方法,着力提升大风环境下列车运行安全性与乘坐舒适性。为我国高铁发展,“一带一路”和 “高铁走出去”国家战略的实施,提供相关理论与技术支撑。

结项摘要

风区铁路沿线复杂地形地貌及不同防风设施过渡段诱发的风切变现象导致的车体剧烈晃动现象严重危及高速列车的运行安全性与乘坐舒适性,已成为穿越复杂地形环境风区铁路高速列车正常运行的瓶颈。本项目通过铁路沿线地形地貌实地勘察、典型区段风场实地测试、实车在线试验、理论分析、数值仿真、风洞试验等多方法系统的研究了铁路沿线风切变致高速列车运行安全性与舒适性劣化机理及控制方法。通过解决大区段范围突变边界三维多尺度精细建模方法、高速列车/地形地貌/防风设施/线路等耦合下的近地切变风场列车气动及动力学特性数值模拟方法,揭示了铁路沿线突变边界致切变风场演化规律及切变风场对高速列车气动及动力学性能的影响机理等,提出了铁路沿线防风设施过渡段区域优化及通用设计方法、切变风场列车安全运行阈值风速确定方法、列车抗切变风气动外形设计及动力学关键参数控制方法等;通过探究切变风场-气动载荷-动力学特性-评价指标之间的映射关系、剖析切变风场列车运行安全性与舒适性特性,提出切变风场列车振动舒适性与运行安全性耦合评估方法及指标、研发切变风场列车运行安全性与振动舒适性车载预警系统及装备,实现切变风场列车运行安全性与振动舒适性在线监测。“一带一路”沿线国家地形地貌环境复杂多变,该项目成果能够对提升大风环境下高速列车穿越复杂地形区段时的运行安全性与舒适性保障水平起到理论与技术支撑作用,具有重要工程意义。

项目成果

期刊论文数量(59)
专著数量(1)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(0)
专利数量(19)
Numerical Investigation of the Effects of Sand Collision on the Aerodynamic Behaviour of a High-Speed Train Subjected to Yaw Angles
风沙碰撞对偏航角高速列车气动行为影响的数值研究
  • DOI:
    10.29252/jafm.12.02.28788
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Applied Fluid Mechanics
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    Wang J;Liu D;Gao G;Zhang Y;Zhang J
  • 通讯作者:
    Zhang J
Influence of the geometry of equal-transect oblique tunnel portal on compression wave and micro-pressure wave generated by high-speed trains entering tunnels
等断面斜洞口几何形状对高速列车入洞压缩波和微压力波的影响
  • DOI:
    10.1016/j.jweia.2018.05.003
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Zhang Lei;Thurow Kerstin;Stoll Norbert;Liu Hui
  • 通讯作者:
    Liu Hui
A measurement method for the overturning coefficient of high-speed trains passing through complex terrain sections under strong wind conditions
强风条件下高速列车通过复杂地形路段倾覆系数测量方法
  • DOI:
    10.1177/0954409719874195
  • 发表时间:
    2020-09
  • 期刊:
    Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers - Part F: Journal of Rail and Rapid Transit
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Lu Zhaijun;Huang Weijia;Zhong Mu;Liu Dongrun;Li Tian;Zhan Huan
  • 通讯作者:
    Zhan Huan
Detached-eddy simulation of flow around high-speed train on a bridge under cross winds
侧风作用下桥梁高速列车周围流动的分离涡模拟
  • DOI:
    10.1007/s11771-016-3335-2
  • 发表时间:
    2016-12
  • 期刊:
    Journal of Central South University
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Chen Jing-wen;Gao Guang-jun;Zhu Chun-li
  • 通讯作者:
    Zhu Chun-li
高速列车头车主型线变化对列车周围流场影响研究
  • DOI:
    10.19713/j.cnki.43-1423/u.2017.11.002
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    铁道科学与工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    何侃;侯亚捷;高广军;张洁;谢菲;张琰;张亚妮
  • 通讯作者:
    张亚妮

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其他文献

基于经验模式分解和自适应神经模糊推理的风速短期智能预测混合方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    张雷;田红旗;梁习锋;李燕飞
  • 通讯作者:
    李燕飞
花青素对电离辐射引起骨髓c-kit阳性细胞损伤防护作用的体外研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    天津医药
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛晓蕾;韩晓丹;张俊伶;田红旗;樊赛军
  • 通讯作者:
    樊赛军
基于摩擦功原理的高副滑动磨损的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国机械工程
  • 影响因子:
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  • 作者:
    李蔚;章易程;林英豪;田红旗;陈广;唐进元
  • 通讯作者:
    唐进元
高速铁路开孔式挡风墙外形优化研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李燕飞;田红旗;刘辉;LI Yan-fei,TIAN Hong-qi,LIU Hui (Key Laboratory of
  • 通讯作者:
    LI Yan-fei,TIAN Hong-qi,LIU Hui (Key Laboratory of
铁路风速单步高精度混合预测性能对比研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    铁道学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘辉;田红旗;李燕飞;张雷
  • 通讯作者:
    张雷

其他文献

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田红旗的其他基金

高速列车空气动力学行为与外形、结构协同设计基础理论研究
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    21.0 万元
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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