高速列车在高寒多雪地区运行时,转向架区域极易出现严重积雪结冰情况,导致列车轴重增加、振动加剧、制动失效等问题,威胁列车行车安全。为解决此问题,本团队建立了高速列车转向架区域积雪结冰研究体系,开展了高速列车转向架积雪结冰机理研究,建立了高速列车转向架区域强剪切/高湍流度流场内的风雪“疏-绕”流动控制技术,整体上提升高速列车转向架区域抗冰雪能力,实现转向架区域积雪结冰总量降低 50%以上。针对转向架关键部件的结冰问题,研发针对性防/除冰技术,提高关键部件低温工作可靠性,全面保障高速列车的冬季行车安全。
1.高速列车积雪结冰研究体系。
建立了高寒丰雪环境下,高速列车转向架区域积雪结冰数值仿真研究体系,研发转向架流场内粒子轨迹示踪方法、转向架区域积雪结冰离散相模拟技术。揭示了雪花在转向架区域的运动规律,为积雪结冰研究奠定技术基础。构建高速列车全尺寸转向架区域,低温风雪试验装置,建立了低温高雷诺数流场品质控制技术、雪粒子尺度精确控制技术、冰雪堆积精准测量技术、关键部件表面复杂相变的动态监测技术,再现高速列车转向架区域积雪结冰全过程,深入揭示了高速列车转向架积雪结冰机理。
2.风雪“疏-绕”流动控制技术。
优化转向架区域边界,改变风雪流运动轨迹,从整体到局部对转向架区域尤其关键部件周围的雪粒子运动方式,实现转向架区域积雪积冰总量降低 50% 以上。
3.高寒动车组转向架关键部件防/除冰技术。
研制针对线路除雪的轨道除冰车,提出转向架关键表面快速融冰的柔性电加热技术,以及憎水涂层的高效防结冰装置。
应用前景:
成果可解决因高速列车转向架积雪结冰而导致的列车限速难题,可使高速列车转向架区域积雪结冰总量降低 50%,有效降低了雨雪环境下高速列车运行风险,显著降低了人工除雪成本,在高寒地区铁路系统中具有旷阔的应用前景。
成熟度:产业化