走上稳定轨道

铁路旅客对空气动力都很熟悉——当火车通过相邻线路时所感受到的横向震动，或者进出隧道时空气压力的变化。

虽然对通勤者的影响可能相对较小，但更快的火车速度意味着增加可变空气动力可能会给火车和铁路基础设施带来问题。

EPSRC

由英国政府资助的一项关于空气动力学列车系统相互作用的研究，将于明年开始，一直持续到2009年，旨在回顾和模拟影响英国铁路运输的非稳态瞬态空气动力学的知识。

该项目是一个合作

伯明翰大学

(大华大学)，由克里斯·贝克教授领导，以及

曼彻斯特城市大学

(MMU)，由Simon Iwnicki博士领导，并将由

英国铁路研究中心

(RRUK)。产业合作伙伴

庞巴迪,

铁路网络,

西门子

和

铁路安全和标准委员会

(RSSB)是管理铁路资产和运营技术标准的独立机构。

来自MMU工程与技术系的保罗·艾伦博士是该项目的主要研究员之一。艾伦说:“随着火车速度的提高，英国铁路网将面临新的挑战。”“车身倾斜系统会影响列车的动态性能。这可以减少车辆和基础设施之间的间隙，包括轨道、隧道和桥梁。

他说，真正的问题是长期的，有可能出现更高速度的线路。通过整合当前两个工程领域的先进计算机建模技术，有可能显著提高目前对车辆和空气动力学相互作用的理解水平。”

由空气动力学相互作用引起的瞬态力和由此产生的压力脉冲会导致车辆和线路边物体(包括站在站台边缘的乘客)受到高负荷。它会导致结构构件的长期疲劳和软体侧面的撕裂。

艾伦说:“这些瞬态力会影响车辆的动态运动，从而影响其与基础设施的间隙。”“此外，隧道内压力的变化和震动会导致车身不良运动，也会影响乘客的舒适度。”

一种罕见但重大的风险是由于大风而倾覆，尤其是在路线的暴露部分。2005年12月，日本一列火车因强风脱轨。

侧风也会引起负载位移，尤其是货运列车。气动载荷会影响运动学包络线(动态列车轮廓必须符合的限制边界)，这可能导致车辆超出常规包络线，影响隧道和桥梁间隙。

研究人员将使用计算机建模来预测列车在受到空气动力时的反应，并评估列车和基础设施之间相互作用的影响。“我们将使用由英国铁路顾问开发的专有轨道车辆动力学软件包VAMPIRE

DeltaRail

艾伦说。“我们建议将其与为我们的具体研究开发的新软件模块集成在一起，目的是将车辆动态模拟与伯明翰进行的空气动力学建模工作结合起来。”研究人员预计，他们的发现将提高对空气动力对铁路车辆和基础设施影响的基本理解，并帮助铁路行业解决日益增加的安全问题。

所得模型将有助于未来与空气动力学相关的车辆和基础设施的研究。这可能会影响RSSB关于可接受车辆的政策，并用于新铁路和机车车辆的设计，特别是用于高速运行。之前的RRUK研究已经为铁路行业带来了好处。MMU的研究人员最近与南安普顿大学的同事完成了一个项目，研究车轮尖叫和轨道头部粗糙度的增长，这两者都可能导致噪音问题。

这项工作的结果是开发了一个模型来预测车轮尖叫的发生，这是一个特别影响市中心轻轨车辆的问题，包括地铁。研究人员预计，尖叫模型现在将应用于现实生活中的案例研究，以进行改进和验证。

RRUK的行业合作者和导师是其持续成功的关键。艾伦说:“通过获得行业的支持，我们不仅可以增加我们对铁路系统的知识，还可以平衡蓝天研究和行业需求。”

由RRUK大学联盟生产的模型将有助于确保未来的铁路旅行可以在不影响安全的情况下以更高的速度进行。