[发明专利]一种轨道车辆特征风速的计算方法、装置及存储介质

说明书

一种轨道车辆特征风速的计算方法、装置及存储介质，包括如下步骤：S1、将车辆轮重减载系数与第一阈值进行比较：若大于第一阈值，逐次减小风速直到减小后的风速对应的车辆轮重减载系数小于第一阈值，若小于第一阈值，逐次增大风速直到增大后的风速对应的车辆轮重减载系数大于第一阈值，并据此定义风速上限v_{w_u}和风速下限v_{w_d}；S2、根据v_{w_u}和v_{w_d}设定第二阈值，并根据第二阈值对应的车辆轮重减载系数与第一阈值的大小关系调整v_{w_u}和v_{w_d}，直至v_{w_u}和v_{w_d}之差小于预设容差，然后将调整后的v_{w_u}与v_{w_d}的平均值定义为特征风速。由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明实现了不同车速和横向加速度下车辆横风特征风速的全自动化计算。

技术领域

本发明涉及轨道交通装备计算机仿真领域，具体涉及一种轨道车辆特征风速的计算方法、装置及存储介质。

背景技术

在强横风作用下，列车运行环境恶化，不仅列车空气阻力、升力、横向力迅速增加，列车的横向稳定性也会受到影响，严重时可能导致列车倾覆。对于一些特殊的风环境，如特大桥、高架桥、路堤，列车的绕流流场改变更为突出，空气动力显著增大，当列车通过曲线路段时，空气横向力、升力与离心力叠加导致列车倾覆的可能性大大增加。

车辆横风安全性是欧洲TSI认证的重要项点，目前国内均无关于车辆横风动力学TSI认证的范例。欧盟标准评估机车车辆横风安全性的基本原则是通过特征风速曲线(Characteristic wind curves，CWC曲线)给出的，即机车车辆在不超过轮重减载系数限值的情况下所能承受的特征风速。对于不同的输入参数，如列车速度、未平衡横向加速度或风向角，列出这些特征风速，由此绘制的曲线称为特征风曲线(CWC曲线)，欧标EN 14067-6给出了CWC曲线的计算方法和流程，并且规定列车的横风稳定性由整列车中对横风最敏感的车辆给出。EN 14067-6规定铁道车辆在轮重减载系数不超过限值0.9的情况下所能承受的最大风速称为特征风速，它是评价车辆横风稳定性的主要指标。考虑路况条件、列车速度、未平衡横向加速度、风向角等因素的变化，由此可得到不同条件下的特征风速曲线(CWC曲线)。对于在一定速度范围内运行的列车来说，CWC曲线定义了列车在超过轮重减载系数限值前所能承受的最大自然风速。

现有获得铁路机车车辆的CWC曲线方法的主要步骤为：(1)获得车辆空气动力学气动载荷系数，属于空气动力学范畴；(2)计算横风荷载下机车车辆在不超过轮重减载系数限值的情况下所能承受的特征风速，属于车辆动力学范畴。欧标EN 14067-6规定，对于车辆空气动力学气动载荷系数，规范推荐预测方程、CFD计算和小比例风洞试验三种方法；对于特征风速的计算，该规范也推荐了三种方法，分别是准静态的简单方法—三质量模型、高级准静态方法—五质量模型，以及阵风场景下时域MBS方法(Time-dependent MBS method)，其中以时域MBS方法最为精确，也应用最广。一般来说，计算特定横风风速下车辆的动力响应是正向的、直接的，而要获取车辆倾覆临界状态下的横风风速则是逆向的，需要不断试算直至某个横风风速下铁道车辆轮重减载率为0.9。因而，即使只计算特定车速、特定未平衡横向加速度下的特征风速也可能需要进行数次计算，每次之间还需要根据计算结果反馈来调整试算风速的大小，计算十分不便，且耗时巨大；要获得完整的CWC曲线，还需考虑列车速度、未平衡横向加速度、风向角等因素的变化，故整个计算将十分不便和耗时，急需寻求一种自动化计算方法。

发明内容

为解决背景技术中轨道车辆特征风速的计算十分不便和费时的问题，本发明提供了一种轨道车辆特征风速的计算方法，具体技术方案如下。

一种轨道车辆特征风速的计算方法，包括如下步骤：

S1、将车辆轮重减载系数与第一阈值进行比较：