加裝轉向架裙板對動車組氣動載荷的影響

（中車長春軌道客車股份有限公司車體研發(fā)部，130062，長春∥第一作者，助理工程師）

加裝轉向架裙板對動車組氣動載荷的影響

李天亮 孫 健 徐博雅 王 晶

（中車長春軌道客車股份有限公司車體研發(fā)部，130062，長春∥第一作者，助理工程師）

某型動車組在最高時速（250km／h）運行時受空氣動力載荷影響明顯。為了研究加裝轉向架區(qū)域裙板對動車組整車氣動載荷的影響，對該型動車組加裝與不加裝裙板的兩種情況進行了仿真計算。分析結果顯示，加裝裙板對改善動車組整車動力學性能有積極的作用。

動車組；轉向架裙板；氣動載荷；仿真計算

Author′saddressCRRC ChangChun Railway Vehicles Co．，Ltd．，130062，Changchun，China

氣動載荷對動車組列車運行時的動力學性能有很重要的影響，因此，可通過結構設計來優(yōu)化動車組列車在運行時的空氣動力學性能，如在轉向架區(qū)域加裝裙板來提高列車的相關性能。為研究加裝裙板后對列車氣動載荷的影響，本文對該型動車組加裝與不加裝裙板這兩種情況進行了仿真計算。

1 計算模型

加裝的裙板寬度（列車的豎向）為330mm，長度（列車的縱向）為3 600mm，厚度為5mm。無裙板列車外形如圖1所示，加裝裙板后列車外形如圖2所示。

動車組計算模型為3節(jié)車編組，與實車比例為1∶1，頭車、尾車和中間車（無受電弓）各一節(jié)，如圖3所示。

圖1 無裙板列車外形

圖2 加裝裙板后列車外形

圖3 3節(jié)車編組列車外形

（1）某型動車組加裝裙板情況下，頭車阻力系數(shù)由0．297變?yōu)?．259，減小了12．8%；中間車和尾車影響較小，整車阻力系數(shù)由0．550變?yōu)?．523，減少了4．99%。

（2）在動車組轉向架區(qū)域加裝裙板后，中間車的動力學性能沒有明顯變化，但頭車前端的鼻尖及凹槽內(nèi)氣流得以進一步流動，列車的整車阻力系數(shù)得到了降低，這有助于整車空氣動力學性能的提高。

2 計算分析

圖4、圖5分別為運行速度相同情況下加裝裙板前后整車表面壓力云圖。從圖中可以看出，兩種情況下整車表面壓力范圍及分布大體一致。對于列車頭車，運行過程中正對來流方向，鼻尖及凹槽內(nèi)因氣流被滯止呈正壓區(qū)，且鼻尖處壓力在整個流場中最大。從此處向上及向兩側的正壓逐漸減小變?yōu)樨搲?，在車頭向車身過渡處的頂面與側面弧度處呈負壓，在中間車及尾車表面絕大部分呈負壓，車頂設備艙突起處呈正壓。加裝裙板后鼻尖處壓力最大值為3 218Pa，比未加裝裙板的值小。

圖4 無裙板整車表面壓力云圖

圖5 有裙板整車表面壓力云圖

表1為兩種情況下的阻力系數(shù)對比。從表1中可以看出，某型動車組加裝裙板情況下，頭車阻力系數(shù)由0．297變?yōu)?．259，減小了12．8%。中間車和尾車影響較小，整車阻力系數(shù)由0．550變?yōu)?．523，減少了4．99%。

表1 阻力系數(shù)對比

對于高速列車，重點關注尾車升力。仿真計算結果表明，某型動車組加裝裙板后，尾車升力由0．187變?yōu)?．206，增大了10．1%。

3 結語

通過空氣動力學仿真分析計算可以得出以下結論：

［1］ 黃艷藝．動車組空氣動力噪聲數(shù)值仿真研究［D］．大連：大連交通大學，2012．

［2］ 姚應峰．橫風作用下200km／h動車組安全性研究［D］．成都：西南交通大學，2008．

［3］ 張永昌．高速列車裙板氣動載荷仿真識別及結構響應分析［D］．北京：北京交通大學，2012．

［4］ 田紅旗．中國列車空氣動力學研究進展［J］．交通運輸工程學報，2006，6（1）：1．

Effect of EMU with Re－installed Bogie Fairing on the Aerodynamic Loads

LI Tianliang，SUN Jian，XU Boya，WANG Jing

One type of EMU is obviously effected by aerodynamic factors when it reaches the speed of 250 km／h．To stuy the effect of re－installed bogie fairing on EMU aerodynamic load，a simulation calculation is conducted to make comparison between EMU bogie with re－installed and without fairings，the result shows that the bogie with fairing plays an active role in improving the aerodynamic performance of the EMU train．

electric multiple unit（EMU）；bogie fairing； aerodynamic load；simulation calculation

U270．33

10．16037／j．1007－869x．2017．02．022

2016－09－20）