[发明专利]一种确定铁路隧道坡度折减系数的方法

权利要求书

1.一种确定铁路隧道坡度折减系数的方法，其特征在于包括以下操作：

S1，根据列车外形结构，构建列车三维模型；根据铁路隧道净断面外形与隧道长度，建立隧道三维模型；

所述的列车三维模型应根据实车外形构建，充分反映实车运行时与空气的相互作用特性；对列车外形结构进行简化处理的，应能体现车体的外形特征，简化处理后的三维模型能在计算精度允许的范围内对比例大小进行调整，以补偿简化部分对气动阻力计算的影响；

所述铁路隧道三维模型的净断面外形应与实际隧道净断面外形保持一致，考虑到计算速度与计算量的大小，隧道长度可以根据隧道实际长度确定，也可以根据列车通过隧道时的阻塞比进行合理的调整；

S2，建立能模拟列车以不同速度在明线与隧道运行时与空气相互作用特性的流体力学模型；

S3，根据实际情况，设置计算条件，对列车在明线与隧道运行进行仿真模拟，获得列车在明线与隧道运行时的气动阻力；

所述计算条件包括求解器、计算模型、材料物性、边界条件与条件计算控制参数；

仿真计算选择基于压力求解器求解；空气流采用湍流模型进行模拟；材料物性参考实际情况进行设置；通过速度入口边界条件的设置来模拟列车运行速度；通过压强、温度与之间的经验关系，根据隧道与明线的实际温度与压强条件，计算出空气密度，与压强、温度条件一并输入仿真模型；

S4，将既定环境参数条件下计算获得的列车隧道运行气动阻力与明线气动阻力相减，获得隧道附加气动阻力；

S5，通过隧道附加气动阻力值、列车重量与重力加速度值计算出隧道附加阻力对应的坡度折减值，从而确定隧道坡度折减系数；

得到隧道限速条件下的附加阻力值F（N）后，结合列车的整备重量M（t）、隧道所处地重力加速度g（m/s2）以及线路坡度限值i（‰），得到隧道坡度折减率w（％）：。

2.根据权利要求1所述的一种确定铁路隧道坡度折减系数的方法，其特征在于：S1中所述的列车三维模型和隧道三维模型是被流体力学计算软件使用的三维模型。

3.根据权利要求1所述的一种确定铁路隧道坡度折减系数的方法，其特征在于：S2中列车明线运行气动阻力通过划分计算区域进行计算，计算区域应根据车辆大小，取足够大的尺寸，以模拟列车明线运行环境，网格划分根据计算速度与计算精度的要求进行合理选择。

4.根据权利要求1所述的一种确定铁路隧道坡度折减系数的方法，其特征在于：S2中列车隧道运行仿真通过将列车模型置入隧道模型进行模拟，列车模型在隧道模型中的位置根据列车在隧道中运行的实际位置来确定。

5.根据权利要求1所述的一种确定铁路隧道坡度折减系数的方法，其特征在于：S4中设置环境条件参数后，计算出列车在不同速度下明线运行的气动阻力；通过基本阻力计算经验公式，计算列车在不同速度下运行的基本阻力；通过基本阻力与气动阻力相减获得列车运行的机械阻力。

6.根据权利要求1所述的一种确定铁路隧道坡度折减系数的方法，其特征在于：S4中对列车在任意气压、温度或速度条件下运行，由明线进入隧道时，隧道带来的额外附加阻力进行计算，通过附加阻力、列车重量与重力加速度，计算出预设条件下的隧道折减坡度。