本發(fā)明涉及鐵路安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種確定大風(fēng)環(huán)境下鐵路機(jī)車車輛防溜設(shè)施的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國(guó)新疆鐵路大風(fēng)具有風(fēng)速高、風(fēng)期長(zhǎng)、季節(jié)性強(qiáng)、風(fēng)向相對(duì)穩(wěn)定等特點(diǎn)。實(shí)測(cè)最大風(fēng)速超過(guò)64m/s，主要風(fēng)區(qū)年大風(fēng)天數(shù)在120天以上，每年冬春交替季節(jié)大風(fēng)最為集中，風(fēng)力也最強(qiáng)，因大風(fēng)導(dǎo)致的站停車輛溜逸是新疆鐵路風(fēng)災(zāi)的主要形式之一，天山和阿拉山口站都曾發(fā)生過(guò)車輛溜逸事故，給鐵路運(yùn)輸帶來(lái)了重大損失。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間停留在車站的機(jī)車車輛，由于列車自動(dòng)制動(dòng)機(jī)空氣漏泄，失去制動(dòng)作用，通常采取擰緊手制動(dòng)機(jī)、安放鐵鞋等措施來(lái)防止列車溜逸，而究竟擰緊多少數(shù)量手制動(dòng)機(jī)、安放多少數(shù)量鐵鞋能夠有效防溜，在《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》中有簡(jiǎn)單的規(guī)定，但其規(guī)定僅適用于無(wú)風(fēng)的環(huán)境，對(duì)于新疆常年遭受大風(fēng)的鐵路而言，烏魯木齊鐵路局僅根據(jù)經(jīng)驗(yàn)做出了一些鐵鞋、手制動(dòng)機(jī)數(shù)量的規(guī)定，但缺乏相關(guān)的理論基礎(chǔ)，是否能保證現(xiàn)場(chǎng)安全，或由于放置數(shù)量過(guò)多而給現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)成員帶來(lái)了極大的困難，均缺乏足夠的理論依據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于公開(kāi)一種確定大風(fēng)環(huán)境下鐵路機(jī)車車輛防溜設(shè)施的方法及系統(tǒng)，以合理確定防溜設(shè)施以保證鐵路安全。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開(kāi)一種確定大風(fēng)環(huán)境下鐵路機(jī)車車輛防溜設(shè)施的方法，包括：

通過(guò)不同環(huán)境下的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，測(cè)試得到各類型防溜設(shè)施所各自對(duì)應(yīng)的平均防溜力；

針對(duì)各類型車型建立流體計(jì)算模型，確定各類型車型所各自對(duì)應(yīng)的在不同風(fēng)速條件下的車輛縱向氣動(dòng)力；

建立站停車輛在對(duì)應(yīng)坡道下沿車長(zhǎng)方向的受力模型，根據(jù)大風(fēng)作用下所述車輛縱向氣動(dòng)力及各類型防溜設(shè)施所各自對(duì)應(yīng)的平均防溜力，求解車輛阻力大于臨界溜逸狀態(tài)下溜逸動(dòng)力的防溜設(shè)施的配置類型及數(shù)量；

其中，所述臨界溜逸狀態(tài)下，車輛的起動(dòng)阻力+所述防溜設(shè)施集合所產(chǎn)生的阻力＝所述車輛縱向氣動(dòng)力+坡道引起的車重在縱向的分力；

車輛起動(dòng)阻力＝單位起動(dòng)阻力×(車輛自重+載重)，所述單位起動(dòng)阻力為通過(guò)不同車型不同環(huán)境下的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到的平均值。

與上述方法相對(duì)應(yīng)的，本發(fā)明還公開(kāi)一種確定大風(fēng)環(huán)境下鐵路機(jī)車車輛防溜設(shè)施數(shù)量的系統(tǒng)，包括：

防溜設(shè)施參數(shù)設(shè)置單元，用于設(shè)置通過(guò)不同環(huán)境下的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，測(cè)試得到的各類型防溜設(shè)施所各自對(duì)應(yīng)的平均防溜力；

車輛縱向氣動(dòng)力設(shè)置單元，用于針對(duì)各類型車型建立流體計(jì)算模型，確定各類型車型所各自對(duì)應(yīng)的在不同風(fēng)速條件下的車輛縱向氣動(dòng)力；

求解單元，用于建立站停車輛在對(duì)應(yīng)坡道下沿車長(zhǎng)方向的受力模型，根據(jù)大風(fēng)作用下所述車輛縱向氣動(dòng)力及各類型防溜設(shè)施所各自對(duì)應(yīng)的平均防溜力，求解車輛阻力大于臨界溜逸狀態(tài)下溜逸動(dòng)力的防溜設(shè)施的配置類型及數(shù)量；

其中，所述臨界溜逸狀態(tài)下，車輛的起動(dòng)阻力+所述防溜設(shè)施集合所產(chǎn)生的阻力＝所述車輛縱向氣動(dòng)力+坡道引起的車重在縱向的分力；

車輛起動(dòng)阻力＝單位起動(dòng)阻力×(車輛自重+載重)，所述單位起動(dòng)阻力為通過(guò)不同車型不同環(huán)境下的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到的平均值。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明采用理論分析、數(shù)值計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的方法，考慮了不同編組數(shù)量、環(huán)境風(fēng)速、坡道等不同復(fù)雜條件，求解得出的防溜設(shè)施的配置類型及數(shù)量科學(xué)合理，克服了現(xiàn)有管理辦法中沒(méi)有考慮環(huán)境風(fēng)等復(fù)雜條件且缺少理論依據(jù)的不足。

下面將參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的確定大風(fēng)環(huán)境下鐵路機(jī)車車輛防溜設(shè)施的方法流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的大風(fēng)環(huán)境下站停車輛受力模型簡(jiǎn)圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

實(shí)施例1

本實(shí)施例公開(kāi)一種確定大風(fēng)環(huán)境下鐵路機(jī)車車輛防溜設(shè)施的方法，如圖1所示，包括：

步驟s1、通過(guò)不同環(huán)境下的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，測(cè)試得到各類型防溜設(shè)施所各自對(duì)應(yīng)的平均防溜力。

本實(shí)施例中，本案申請(qǐng)人通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，測(cè)試干燥平地、坡道以及下雨環(huán)境下，不同位置放置不同數(shù)量鐵鞋的防溜阻力，統(tǒng)計(jì)分析得到單只鐵鞋的防溜力：

fzt＝0.41n，其中，fzt為鐵鞋摩擦阻力；n為鐵鞋受到的垂向壓力。

測(cè)試不同數(shù)量組合、不同線路環(huán)境下的手輪機(jī)或人力緊固器擰緊人力制動(dòng)機(jī)的防溜阻力，得到手輪機(jī)或人力緊固器擰緊人力制動(dòng)機(jī)的防溜阻力為：

fzs＝23.38ns；fzr＝17.47nr；

其中，fzs為手輪機(jī)擰緊人力制動(dòng)機(jī)的防溜阻力；ns為手輪機(jī)擰緊人力制動(dòng)機(jī)的數(shù)量；fzr為人力緊固器擰緊人力制動(dòng)機(jī)的防溜阻力；nr為人力緊固器擰緊人力制動(dòng)機(jī)的數(shù)量。

步驟s2、針對(duì)各類型車型建立流體計(jì)算模型，確定各類型車型所各自對(duì)應(yīng)的在不同風(fēng)速條件下的車輛縱向氣動(dòng)力。

該步驟中，所確定的車輛縱向氣動(dòng)力與環(huán)境風(fēng)速及車輛編組數(shù)相關(guān)，各類型車型所對(duì)應(yīng)的車輛縱向氣動(dòng)力計(jì)算關(guān)系式為：

單層客車：fdw＝0.00563w²+0.00406w²n。

單層集裝箱車：fdw＝0.00248w²+0.00363w²n。

平車：fdw＝0.00298w²+0.00217w²n。

棚車：fdw＝0.00259w²+0.00316w²n。

罐車：fdw＝0.00323w²+0.00386w²n。

空敞車：fdw＝0.00626w²+0.00409w²n。

重敞車：fdw＝0.00423w²+0.00330w²n。

上述各式中，w為環(huán)境風(fēng)速，n為車輛編組數(shù)。

步驟s3、建立站停車輛在對(duì)應(yīng)坡道下沿車長(zhǎng)方向的受力模型，根據(jù)大風(fēng)作用下所述車輛縱向氣動(dòng)力及各類型防溜設(shè)施所各自對(duì)應(yīng)的平均防溜力，求解車輛阻力大于臨界溜逸狀態(tài)下溜逸動(dòng)力的防溜設(shè)施的配置類型及數(shù)量。

該步驟中，臨界溜逸狀態(tài)下，車輛陽(yáng)力＝車輛的起動(dòng)阻力+所述防溜設(shè)施集合所產(chǎn)生的陽(yáng)力＝所述車輛縱向氣動(dòng)力+坡道引起的車重在縱向的分力＝溜逸動(dòng)力。

車輛起動(dòng)阻力＝單位起動(dòng)阻力×(車輛自重+載重)，其中，本實(shí)施例的單位起動(dòng)阻力為通過(guò)不同車型不同環(huán)境下的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到的平均值；即通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，測(cè)試干燥平地、坡道以及下雨環(huán)境下，不同編組車列緩解狀態(tài)下的起動(dòng)阻力，統(tǒng)計(jì)分析得到平均單位起動(dòng)阻力fdq為：fdq＝4.05n/kn。

本實(shí)施例中，站停車輛在大風(fēng)作用下的沿車長(zhǎng)方向的受力模型如圖2所示。圖中，fz表示車輛阻力，包括起動(dòng)阻力、由鐵鞋、手輪機(jī)或人力緊固器擰緊人力制動(dòng)機(jī)等防溜設(shè)施集合所產(chǎn)生的阻力；fdw表示大風(fēng)對(duì)車輛產(chǎn)生的縱向氣動(dòng)力，fdp表示坡道引起的車重在縱向的分力，稱之為坡道附加力，當(dāng)風(fēng)向的縱向分量與下坡方向一致時(shí)，fdp為正，否則為負(fù)。車輛在大風(fēng)作用下如不發(fā)生溜逸，必須保證fz＞fdw+fdp，公式兩邊相等時(shí)車輛達(dá)到臨界溜逸狀態(tài)。

優(yōu)選地，本實(shí)施例在求解防溜設(shè)施的配置類型及數(shù)量的過(guò)程中，當(dāng)各列車單獨(dú)確定防溜設(shè)施的配置類型及數(shù)量時(shí)，根據(jù)隨車攜帶的防溜設(shè)施的類型和數(shù)量進(jìn)行組合，當(dāng)存在滿足解的多種組合時(shí)，基于當(dāng)前車輛的人力和時(shí)間成本給出最佳的配置方案；或者當(dāng)駐停站點(diǎn)統(tǒng)一調(diào)度防溜設(shè)施的配置類型及數(shù)量時(shí)，根據(jù)站點(diǎn)庫(kù)存的防溜設(shè)施的類型和數(shù)量進(jìn)行組合，當(dāng)存在滿足解的多種組合時(shí)，基于當(dāng)前車輛的人力和時(shí)間成本并結(jié)合一個(gè)配置周期內(nèi)后續(xù)車輛的靈活配置空間給出最佳的配置方案。通常，一個(gè)配置周期關(guān)聯(lián)有時(shí)間跨度長(zhǎng)的多個(gè)列車，甚至在一個(gè)配置周期中，部分折返時(shí)間短的車次在同一站點(diǎn)所出現(xiàn)的次數(shù)為至少兩次；該配置周期與現(xiàn)有的鐵路網(wǎng)中列車調(diào)度的時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度且非特殊情況下大多是固定的相關(guān)聯(lián)?；蛘?，本實(shí)施例的配置周期也可以人為定義5天或10天，然后結(jié)合該周期內(nèi)所有的列車駐停情況進(jìn)行全局最優(yōu)的配置。但各列車單獨(dú)確定防溜設(shè)施的配置類型及數(shù)量這種方式適合在兩個(gè)站點(diǎn)沿線之間的駐停。

本實(shí)施例中，為簡(jiǎn)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，當(dāng)待配置的車輛為幾種不同車型編組在一起的混編車輛時(shí)，選用危險(xiǎn)等級(jí)最高的混編車型進(jìn)行分析求解。進(jìn)一步地，本實(shí)施例在確定車型時(shí)，基于載重對(duì)客車重量影響較小，因此不區(qū)分空載與重載；貨物列車中，重載貨物列車按最危險(xiǎn)的重罐車考慮，空載貨物列車按最危險(xiǎn)的空敞車考慮。

綜上，本實(shí)施例公開(kāi)的確定大風(fēng)環(huán)境下鐵路機(jī)車車輛防溜設(shè)施的方法，采用理論分析、數(shù)值計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的方法，考慮了不同編組數(shù)量、環(huán)境風(fēng)速、坡道等不同復(fù)雜條件，求解得出的防溜設(shè)施的配置類型及數(shù)量科學(xué)合理，克服了現(xiàn)有管理辦法中沒(méi)有考慮環(huán)境風(fēng)等復(fù)雜條件且缺少理論依據(jù)的不足。

實(shí)施例2

與上述方法實(shí)施例相對(duì)應(yīng)的，本實(shí)施例公開(kāi)一種確定大風(fēng)環(huán)境下鐵路機(jī)車車輛防溜設(shè)施數(shù)量的系統(tǒng)，包括下述防溜設(shè)施參數(shù)設(shè)置單元、車輛縱向氣動(dòng)力設(shè)置單元和求解單元。

防溜設(shè)施參數(shù)設(shè)置單元，用于設(shè)置通過(guò)不同環(huán)境下的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，測(cè)試得到的各類型防溜設(shè)施所各自對(duì)應(yīng)的平均防溜力。

車輛縱向氣動(dòng)力設(shè)置單元，用于針對(duì)各類型車型建立流體計(jì)算模型，確定各類型車型所各自對(duì)應(yīng)的在不同風(fēng)速條件下的車輛縱向氣動(dòng)力。

求解單元，用于建立站停車輛在對(duì)應(yīng)坡道下沿車長(zhǎng)方向的受力模型，根據(jù)大風(fēng)作用下車輛縱向氣動(dòng)力及各類型防溜設(shè)施所各自對(duì)應(yīng)的平均防溜力，求解車輛阻力大于臨界溜逸狀態(tài)下溜逸動(dòng)力的防溜設(shè)施的配置類型及數(shù)量。進(jìn)一步地，該求解單元還用于：當(dāng)各列車單獨(dú)確定防溜設(shè)施的配置類型及數(shù)量時(shí)，根據(jù)隨車攜帶的防溜設(shè)施的類型和數(shù)量進(jìn)行組合，當(dāng)存在滿足解的多種組合時(shí)，基于當(dāng)前車輛的人力和時(shí)間成本給出最佳的配置方案；或者當(dāng)駐停站點(diǎn)統(tǒng)一調(diào)度防溜設(shè)施的配置類型及數(shù)量時(shí)，根據(jù)站點(diǎn)庫(kù)存的防溜設(shè)施的類型和數(shù)量進(jìn)行組合，當(dāng)存在滿足解的多種組合時(shí)，基于當(dāng)前車輛的人力和時(shí)間成本并結(jié)合一個(gè)配置周期內(nèi)后續(xù)車輛的靈活配置空間給出最佳的配置方案；優(yōu)選地，本實(shí)施例系統(tǒng)可在前述各列車單獨(dú)確定防溜設(shè)施的配置類型及數(shù)量模式和站點(diǎn)統(tǒng)一調(diào)度模式之間進(jìn)行任意切換，以滿足不同用戶不同環(huán)境的便捷使用。

其中，臨界溜逸狀態(tài)下，車輛的起動(dòng)阻力+防溜設(shè)施集合所產(chǎn)生的阻力＝車輛縱向氣動(dòng)力+坡道引起的車重在縱向的分力。

車輛起動(dòng)阻力＝單位起動(dòng)阻力×(車輛自重+載重)，單位起動(dòng)阻力為通過(guò)不同車型不同環(huán)境下的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到的平均值。

優(yōu)選地，本系統(tǒng)平均單位起動(dòng)阻力不區(qū)分車型且取值4.05n/kn，所確定的車輛縱向氣動(dòng)力與環(huán)境風(fēng)速及車輛編組數(shù)相關(guān)，各類型車型所對(duì)應(yīng)的車輛縱向氣動(dòng)力計(jì)算關(guān)系式為：

單層客車：fdw＝0.00563w²+0.00406w²n；

單層集裝箱車：fdw＝0.00248w²+0.00363w²n；

平車：fdw＝0.00298w²+0.00217w²n；

棚車：fdw＝0.00259w²+0.00316w²n；

罐車：fdw＝0.00323w²+0.00386w²n；

空敞車：fdw＝0.00626w²+0.00409w²n；

重敞車：fdw＝0.00423w²+0.00330w²n；

其中，上述公式中的w為環(huán)境風(fēng)速，n為車輛編組數(shù)。

為簡(jiǎn)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理并確保處理結(jié)果的安全性，當(dāng)待配置的車輛為幾種不同車型編組在一起的混編車輛時(shí)，選用危險(xiǎn)等級(jí)最高的混編車型進(jìn)行分析求解。

可選地，本系統(tǒng)在確定車型時(shí)，基于載重對(duì)客車重量影響較小，因此不區(qū)分空載與重載；貨物列車中，重載貨物列車按最危險(xiǎn)的重罐車考慮，空載貨物列車按最危險(xiǎn)的空敞車考慮。

同理，本實(shí)施例公開(kāi)的確定大風(fēng)環(huán)境下鐵路機(jī)車車輛防溜設(shè)施的系統(tǒng)，采用理論分析、數(shù)值計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合的方法，考慮了不同編組數(shù)量、環(huán)境風(fēng)速、坡道等不同復(fù)雜條件，求解得出的防溜設(shè)施的配置類型及數(shù)量科學(xué)合理，克服了現(xiàn)有管理辦法中沒(méi)有考慮環(huán)境風(fēng)等復(fù)雜條件且缺少理論依據(jù)的不足。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。