山区大坡度线路动车组动态气密性实车试验研究

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铁路是国家发展的重要产业,强大的铁路网串联全国的商贸,联通地区经济发展。欧美等发达国家从上世纪就开始大力建设铁路系统,如今已经建成了完善的铁路网,无论是客运还是货运都能有效的支撑国家发展需求。我国进入21世纪开始大力发展铁路系统,形成集合高技术含量和节能降耗特点的高速铁路系统。我国山区面积占全国陆地总面积的74%,西部地区占比更大,地处西部的各大城市被群山隔绝,交通不便,山区高速铁路的修建和研究变得非常重要。为研究动车组动态气密性变化规律,中国国家铁路集团有限公司发布科技研究开发计划,其中动车组客室气密性变化规律研究由本课题组承担部分内容。目前可见报道的国外研究和实验均针对新造列车,围绕动车组在不同运行里程下的气密性能变化规律研究尚未见到公开报道。国内动车组气密性问题研究起步较晚。成果主要围绕耳感舒适性问题及地面整车静态试验,而对当量泄漏面积、动态气密性以及运营列车气密性能劣化等研究得较少。本研究选择西成客运专线西安至汉中段作为试验线路,列车穿越秦岭山脉,是中国已建成线路中海拔跃升最大,坡度最陡的高速铁路客运专线。列车客室的气密性受到隧道压力波和海拔变化带来的大气压变化的叠加影响。本研究基于实车试验的研究方法,针对动车组客室气密性变化的核心因素和关键技术问题开展以下研究工作:(1)基于试验要求和试验环境,研究制定合理的测试方案;结合试验列车的行车计划和试验线路特点布置了符合列车上下行双向运行要求的测点;针对试验环境的复杂条件,对传感器贴装方法进行了改进,增强了测试系统抗干扰的能力;改进试验方案,添加了现场校准的试验步骤,使测得的车内外压力差值能准确反应车厢内部压力真实变化情况;考虑到线路大海拔落差的特性,试验过程关闭空调系统,车厢成为一个较封闭的区域,能更好的满足气密性试验的要求。(2)综合考虑试验因素,研究制定了高效、准确的车内外压力变化测试方法;气密性研究以隧道单位,隧道入口车内外压力处理方式此前并未有普遍认可的方法,本文结合线路特性和试验要求,分析对比了保持真实压差和消除压差的异同,证明了保持压差的合理性。(3)在数据分析阶段,结合了列车过隧道压力波的特性对数据进行滤波处理,在不影响波形变化的前提下使得数据尽可能光滑;分析对比其他研究团队的分析方法后,得出了一套准确合理的气密性评价方法,很大程度上提升了气密性评价的准确性;并提出了判断气密性准确度的两条评判标准;依据试验数据分析计算车体刚度系数为0.05。(4)分析对比车体气密性与列车运行环境的关系;结合列车运行环境和状态分析不同长度隧道与列车气密性的关系,得出列车车体气密性随隧道长度增加而增大的特性,符合压力波在隧道内衰减的规律。考虑列车不同车厢通过同一隧道时气密性的变化规律,发现列车上坡状态和下坡状态各车厢气密性变化规律不同,气密性的大小与车内外压力差值相关,压差越大气密性越大。
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