l     引言
列车在运行遇到大风时，影响运行安全的主要 是强侧风或强横风。当倾覆力矩大于车辆自身的稳 定力矩，就可能使列车发生倾覆。所涉及到的因素 有：车体重量、车型、气动参数、运行速度、地形地貌、
地表特征等。根据这些参数可以分析计算出横风对 列车的影响以及列车的临界翻车风速。临界翻车风 速是列车运行中非常重要的安全指标。其定义是： 车辆在大风作用下一侧的轮轨之间压力减为零，此 时来流风速即为临界翻车风速。这是铁路列车预测 及防止风灾的主要技术参数。
2车辆在横风作用下的气动力 图l为车辆受力分析图，图中H。一车辆重心
高；S一轨距；h一线路曲线超高。
车辆主要受四种力的作用，包括风力、重力、离 心力、横向振动力。
从空气动力学角度分析，风力包括：车辆在来流 方向产生的阻力Fx、车辆垂直方向受到的升力Fy、 车长方向受到的倾覆力矩M：。风方向与线路方向基本垂直时，可以认为车辆受到横风作用。所受到阻力、升力、倾覆力矩可表示为：
FI=÷pCIV，2s。(2-1)
1
F，=÷pc，VtzS。         (2-2)
M；=÷PC。VT2s。LI(2-3)

式中：F，表示车辆在来流x方向所受阻力 F，表示车辆在垂直Y方向所受升力 M：表示车辆在车长z方向所受力矩
P表示空气密度

L。表示车体长度 S。表示车长方向的车体截面积 V，表示路堤迎风侧，轨面以上3米处风速 C。表示车辆阻力系数 C，表示车辆升力系数 C。：表示车辆倾覆力矩系数
车辆风灾所造成的倾覆力矩M：大于车辆自身
的稳定性力矩将发生车辆倾覆。由以上的公式可 知，对于某一车型，s，、L。是固定的，倾覆力矩M：的 大小主要由倾覆力矩系数C。和来流风速的大小决 定。
3铁路车辆倾覆力矩系数 对25K型客车进行了动态倾覆气动力分析，倾
覆力矩系数C。与行车速度Vc存在线性关系。根据 现场实验和风洞实验得知，车速在160km／h范围以 内时C。=O．0017V。+0．3596，如图2所示。25K型 客车作为代表车型，延拓分析其160km／h以上的假 想状况，对本课题后续研究具有指导性意义。由图2
中所列公式可拓展算出在V。=300km／h时，c。=
0．87。
图2 25K型客车倾覆力矩系数与车速的关系图
3．1铁路车辆的临界风速 车辆的临界风速是非常重要的安全指标，采用
风洞实验和现场实验确定客车和棚车的临界风速， 分析影响临界风速的各种因素(车速、车重)，利用倾 覆力矩与车辆的稳定力矩相平衡的原理，根据简化 的力学模型，得出客车的临界风速V1计算公式：

Vl=               (2—4)

[hF]’=h：一h—hH—hL(2-5) 式中各种符号的意义为：
w——车辆总重(KN) H；——车辆重心高(m) p——空气密度(1,g／m3) c。——车辆倾覆力矩系数 S。——车辆迎风面积(m2)
L，——车体宽度(m)
[h，]——允许风力当量超高(mm) h：——车辆莺力倾覆当量超高(mm) h——曲线实设最大超高(mm) h。——车辆横向振动力倾覆当量超高(mm) h。——车辆离心力倾覆当量超高(mm)
S——轨距(m)
车速160km／h的现场实验已经完成，目前限于 路内的风洞技术水平和现场实验条件限制(有高速 铁路的地方不具备大风条件)，无法进行更高速度的 实验。但根据空气动力学原理，以上关系可以延拓 延用。限制风速采用1．5—1．6的安全系数，可以弥 补延拓使用所引起的误差，保证行车安全。计算得 到下面的表l：
表1  25K型客车临界风速与车速的关系

Ve(kin／h)0 加80  120 160 200 250 280 300

VI(m／s)    54   49   46   43   41    39   36   35   35

3．2   25K型客车临界风速与车重的关系 分析结果表明，当客车在160km／h的速度行驶
时，空车的临界风速为41．0m／s，满员时临界风速提 高到45．3m／s。如表2所示．
表2  25K型客车临界风速与车重的关系表

4铁路防风预警自动监控系统 根据上述分析计算，在铁路现场可利用风速风
向仪采集数据，通过电缆将数据传至各通讯站，用计 算机对数据进行处理、记录，根据预设的判断原则生 成报警信息，传送至指定的运营管理部门。以便设 置防风预警系统进行风灾防护。在车站计算机将风 速风向信息汇人集成系统。调度中心系统接收、处 理沿线各个风速风向采集点的信息及报警信息，并 传送至指定的运营管理部门。
4．1风速风向仪安装位置 风速风向仪的主要原理是利用类似螺旋浆的结
构把风速和风向的物理量转换为多路输出的开关 量。它安装在路基旁特制的专用铁塔上，顶部设置 避雷器，塔身敷设电缆管，塔基座中心距线路中心4
～5m(如图3所示)，在旁边设XB—I型信号变压 器箱，箱内固定QCJI采集器。
图中高度H：H=ha+hb+3(m)
ha：路基高度(m)，hb：路肩平面至轨面，hb=
0．8m
6
•系统容量：目前监控点数量设计值在2m以内。
•冗余功能：有安全冗余和技术冗余，双机热 备，互为备份。
4．3系统设备
4．3．1现场采集器QCJI 现场采集器QcjI接收风速风向传感器的数据，
并将数据发送到通讯站主机QCjⅡ(如图5所示)：
接地线
图3风速风向仪安装图
 
4．2主要功能 整个系统由分布在铁路沿线的一些风速风向仪
自动采集实时风向、风速数据，上传至车站计算机和 调度中心进行分析而生成图表并显示。计算机系统 根据预设的判断原则和实时风速，生成列车运行安 全等级报警信息和限速提示，作为安全行车指令的 依据。系统框图如图4所示。

图5现场采集器0cjI结构示意图
QCJI首先判断风速风向数据是否正确，对不正 常的数据进行故障分析，产生故障代码，将正确的数 据发送到两个独立的CPU，转换成可以远距离传输 的数据，再经出口判断模块判断是否正确，将正确的(责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）