ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................................. 5
1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ АЭРОДИНАМИКИ В
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ТОННЕЛЯХ НА СКОРОСТНЫХ И
ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ МАГИСТРАЛЯХ................................................................. 13
1.1. Обзор конструктивно-технологических и объемно-планировочных решений
тоннельных пересечений на ВСМ за рубежом................................................................. 16
1.2. Особенности аэродинамических воздействий в железнодорожных тоннелях на
ВСМ........................................................................................................................................ 24
1.3. Основные положения и требования к учету аэродинамических эффектов
взаимодействия подвижного состава и тоннельных конструкций на ВСМ................. 27
1.4 Факторы аэродинамических воздействий в железнодорожных тоннелях в
условиях высокоскоростного движения............................................................................ 28
1.5. Обзор нормативных требований, критериев и параметров при проектировании
тоннелей с учетом фактора аэродинамического воздействия подвижного состава ... 29
1.6. Развитие и совершенствование методов расчета аэродинамических
взаимодействий..................................................................................................................... 46
1.7. Цель и задачи исследования........................................................................................ 52
2 ИССЛЕДОВАНИЯ НА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЯХ
АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ «ТОННЕЛЬ –
ВОЗДУШНАЯ СРЕДА – ПОЕЗД».................................................................................... 54
2.1. Общие положения и постановка задачи исследований.......................................... 54
2.2. Методика проведения исследования аэродинамического взаимодействия
системы «тоннель – воздушная среда – поезд» в условиях высокоскоростного
движения................................................................................................................................ 56
2.3. Построение моделей тоннельных конструкций и высокоскоростного
подвижного состава и порядок проведения исследований........................................... 65
2.3.1. Моделирование элементов многофакторной системы «тоннель – воздушная
среда – поезд», обоснование и назначение параметров и характеристик................... 65
3
2.3.2. Разработка и обоснование математической модели взаимодействия системы
«тоннель – воздушная среда – поезд»............................................................................... 69
2.4. Исследование взаимодействия системы «тоннель – воздушная среда – поезд» в
условиях высокоскоростного движения........................................................................... 76
2.5. Результаты исследований, определение характера аэродинамического
взаимодействия и его особенностей.................................................................................. 78
2.6. Сравнительный анализ и верификация результатов моделирования с
экспериментальными данными зарубежных исследователей...................................... 85
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ......................................................................................................... 90
3 РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ
АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ «ТОННЕЛЬ –
ВОЗДУШНАЯ СРЕДА – ПОЕЗД».................................................................................... 91
3.1. Полный факторный эксперимент и математическая модель ................................ 91
3.2. Регрессионный анализ результатов исследования .................................................. 94
3.3. Оценка степени влияния начальных параметров системы «тоннель –
воздушная среда – поезд» на характер и величину её аэродинамического
взаимодействия.................................................................................................................... 98
3.4. Особенности аэродинамического состояния системы «тоннель – воздушная
среда – поезд» и характер изменения аэродинамического давления ........................101
3.5. Обоснование критериев оптимизации системы «тоннель – воздушная среда –
поезд»....................................................................................................................................114
3.6. Обоснование значений площади поперечного сечения однопутных тоннелей на
ВСМ......................................................................................................................................117
3.7. Разработка рекомендаций по назначению площади поперечного сечения
однопутных тоннелей на ВСМ с учетом аэродинамики .............................................121
3.8. Основные положения методики и алгоритма прогноза аэродинамических
процессов в однопутных тоннелях на скоростных и высокоскоростных
железнодорожных магистралях .......................................................................................124
4
3.9. Рекомендации по расчету аэродинамических воздействий от подвижного
состава в тоннелях на скоростных и высокоскоростных железнодорожных
магистралях .........................................................................................................................127
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.......................................................................................................130
4 РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ
ОБДЕЛКИ ОДНОПУТНОГО ТОННЕЛЯ НА ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ МАГИСТРАЛИ.....................................................................132
4.1. Анализ существующих мер по снижению негативных эффектов от
аэродинамических воздействий в железнодорожных тоннелях ................................132
4.2. Разработка конструктивного решения обделки однопутного тоннеля на
ВСМ......................................................................................................................................139
4.3. Обоснование эффективности конструктивного решения обделки однопутного
тоннеля .................................................................................................................................142
4.3.1. Исследование аэродинамических процессов в однопутном тоннеле с
конструктивным решением обделки на ВСМ...............................................................142
4.3.2. Анализ результатов исследования аэродинамических процессов ..................144
4.4. Рекомендации по конструктивному решению обделки однопутного тоннеля
на ВСМ ................................................................................................................................151
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.......................................................................................................154
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................................................156
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.................................................................................................159
ПРИЛОЖЕНИЕ А Патент на изобретение ..................................................................176
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Акты и справки о внедрении результатов диссертационного
исследования .......................................................................................................................178
