專(zhuān)利名稱(chēng)：：列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離確定方法及測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于高速列車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域，具體的涉及一種用于確定列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離的方法以及測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：列車(chē)是高速運(yùn)行的長(zhǎng)大物體，有其獨(dú)特的空氣動(dòng)力問(wèn)題需要研究解決。由于空氣的粘性作用，列車(chē)在地面高速運(yùn)行時(shí)將帶動(dòng)列車(chē)周?chē)諝怆S之運(yùn)動(dòng)，形成-種特殊的非定常流動(dòng)，通常稱(chēng)為列車(chē)風(fēng)。列車(chē)風(fēng)以空氣流動(dòng)和壓力變化的形式表現(xiàn)出列車(chē)對(duì)周?chē)h(huán)境及道旁人員安全的影響。列車(chē)風(fēng)的作用隨著離開(kāi)列車(chē)側(cè)面距離的增加而減少，為保障站臺(tái)上旅客和路邊作業(yè)人員安全，必須保證人體與列車(chē)側(cè)壁之間有一定距離，這一距離即為人體安全退避距離。列車(chē)安全退避距離主要有兩方面研究?jī)?nèi)容，一是列車(chē)風(fēng)作用下人體受力情況及列車(chē)風(fēng)速度及壓力分布；二是制定判別人體安全性的標(biāo)準(zhǔn)。從現(xiàn)有技術(shù)來(lái)看，各國(guó)對(duì)列車(chē)風(fēng)的研究所采用的研究方法、研究手段不盡相同，大致可分為三種一是采用實(shí)車(chē)試驗(yàn)研究方法，測(cè)量全尺寸人體模型受到的氣動(dòng)力，同時(shí)測(cè)量軌側(cè)列車(chē)風(fēng)風(fēng)速和風(fēng)壓的分布規(guī)律；二是采用水洞等模擬試驗(yàn)方法，測(cè)量列車(chē)通過(guò)時(shí)軌側(cè)園柱體(模擬人體)的壓力分布；三是用勢(shì)流理論計(jì)算方法，求解列車(chē)周?chē)俣葓?chǎng)和壓力場(chǎng)以及軌側(cè)圓柱體在列車(chē)通過(guò)時(shí)的壓力系數(shù)變化規(guī)律。H本在高速鐵路研究初期對(duì)列車(chē)風(fēng)進(jìn)行過(guò)一些理論計(jì)算和風(fēng)洞試驗(yàn)，但主要是依賴(lài)于實(shí)車(chē)試驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果。他們采用人體模型和二維超聲風(fēng)速儀測(cè)試列車(chē)以170km/h速度通過(guò)時(shí)，人體模型的受力情況以及站臺(tái)上不同距離的列車(chē)風(fēng)風(fēng)速。同樣法國(guó)和前蘇聯(lián)也采用全尺寸人體模型，測(cè)量處于列車(chē)風(fēng)中的人體的受力情況。英國(guó)通過(guò)實(shí)車(chē)試驗(yàn)方法測(cè)量了高速列車(chē)通過(guò)時(shí)，線(xiàn)路側(cè)向不同距離4列車(chē)風(fēng)風(fēng)速及風(fēng)向，還將殘疾人輪椅置于距站臺(tái)邊緣不同距離位置，觀(guān)測(cè)輪椅的受力及運(yùn)動(dòng)情況。德國(guó)除進(jìn)行實(shí)車(chē)試驗(yàn)外，還通過(guò)水槽模擬試驗(yàn)，當(dāng)拖動(dòng)列車(chē)模型運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)量列車(chē)側(cè)向圓柱體(模擬人體)的受力情況，同時(shí)采用基于勢(shì)流理論的數(shù)值模擬計(jì)算方法，計(jì)算了列車(chē)側(cè)向圓柱體的氣動(dòng)力。列車(chē)安全退避距離研究另一項(xiàng)內(nèi)容是制定判別人體安全性的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)所采用的物理量不同，有風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)和氣動(dòng)力標(biāo)準(zhǔn)兩種。在制定人體安全退避距離時(shí)，各國(guó)采用的標(biāo)準(zhǔn)不盡相同。日本以平均風(fēng)速9m/s作為確定站臺(tái)安全距離的危險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)；英國(guó)也采用風(fēng)速判據(jù)，以l秒鐘平均風(fēng)速llm/s確定站臺(tái)安全距離、以17m/s確定作業(yè)安全距離(有扶手等類(lèi)似設(shè)施條件下)。法國(guó)和德國(guó)采用氣動(dòng)力判據(jù)，規(guī)定人體允許承受的氣動(dòng)力為100N。我國(guó)在"八五"期間就開(kāi)展了列車(chē)安全退避距離的研究，以下簡(jiǎn)要介紹這方面的研究工作情況。一是實(shí)車(chē)試驗(yàn)，釆用全尺寸人體模型分別在鐵科院環(huán)行線(xiàn)(列車(chē)最高運(yùn)行速度180km/h，人體模型放置在線(xiàn)路旁)、廣深線(xiàn)(列車(chē)最高運(yùn)行速度170km/h，人體模型置于路堤及路塹上)及滬寧線(xiàn)(列車(chē)最高運(yùn)行速度160km/h，人體模型置于站臺(tái)上)測(cè)量人體在列車(chē)風(fēng)中受到的氣動(dòng)力，試驗(yàn)列車(chē)為DF11牽引的準(zhǔn)高速列車(chē)，并采用三維超聲風(fēng)速儀測(cè)量列車(chē)風(fēng)風(fēng)速。二是模擬試驗(yàn)，在北京大學(xué)力學(xué)系的拖槽中分別對(duì)流線(xiàn)型和傳統(tǒng)鈍型列車(chē)進(jìn)行列車(chē)?yán)@流特性模擬試驗(yàn)。三是數(shù)值計(jì)算，采用勢(shì)流理論(即將空氣作為無(wú)粘、無(wú)旋流體處理)計(jì)算了列車(chē)頭部列車(chē)風(fēng)速度及壓力分布，并采用集總參數(shù)法(將非定常、不均勻流場(chǎng)中圓柱體受力問(wèn)題轉(zhuǎn)化成定常、均勻問(wèn)題處理)計(jì)算了短圓柱體在列車(chē)風(fēng)中的受力情況。在上述研究工作基礎(chǔ)上，參考國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)采用類(lèi)比法提出了我國(guó)人體允許承受的氣動(dòng)力值和風(fēng)速值(建議值)對(duì)站臺(tái)而言，人體允許承受的最大氣動(dòng)力值為100N;對(duì)線(xiàn)路作業(yè)而言，人體允許承受的最大氣動(dòng)力值為130N;站臺(tái)旅客和線(xiàn)路作業(yè)人員允許承受的列車(chē)風(fēng)風(fēng)速為14m/s。根據(jù)上述研究結(jié)果，"九五"期間制訂的"時(shí)速200公里新建鐵路線(xiàn)橋隧站設(shè)計(jì)暫行規(guī)定"中提出了200km新建線(xiàn)路有列車(chē)通過(guò)的站臺(tái)人體安全退避距離為距站臺(tái)邊緣2m，線(xiàn)路作業(yè)人員安全距離為距軌側(cè)3m。雖然自"八五"以來(lái)我國(guó)研究工作者對(duì)列車(chē)安全退避距離的研究開(kāi)展了大量工作，研究成果為高速鐵路的建設(shè)提供了依據(jù)。但受研究條件的限制，研究結(jié)果未經(jīng)高速列車(chē)運(yùn)行試驗(yàn)的考核，無(wú)法用于正確的評(píng)價(jià)列車(chē)側(cè)向人員安全退避距離。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種能夠正確地評(píng)價(jià)列車(chē)側(cè)向人員安全退避距離的列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離確定方法及測(cè)試系統(tǒng)，其通過(guò)人體模型和實(shí)測(cè)試驗(yàn)，系統(tǒng)且科學(xué)的測(cè)定了列車(chē)風(fēng)對(duì)站臺(tái)上及道旁人員空氣動(dòng)力作用的影響，為高速列車(chē)運(yùn)行的安全評(píng)估提供精確的數(shù)字依據(jù)，能夠合理的運(yùn)用時(shí)間結(jié)果評(píng)估工作人員及旅客安全退避的距離。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下一種列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離確定方法，其特征在于所述確定方法包括于實(shí)車(chē)實(shí)驗(yàn)中采用全尺寸人體模型，測(cè)量列車(chē)風(fēng)作用下位于測(cè)試點(diǎn)的人體模型承受的氣動(dòng)力，監(jiān)測(cè)列車(chē)風(fēng)中的點(diǎn)速度及壓力隨時(shí)間變化情況，并獲得人體模型主要部位在列車(chē)風(fēng)中受到的瞬態(tài)壓力沖擊。具體的講，所述人體模型為l:l比例的蹲位、站立人體模型，所述人體模型采用面迎氣流方式設(shè)置在列車(chē)側(cè)向位置。一實(shí)施方式中，所述確定方法進(jìn)一步包括將人體模型固定于一測(cè)力天平上并處于懸空狀態(tài)；當(dāng)列車(chē)通過(guò)時(shí)，人體模型受到的氣動(dòng)載荷作用在測(cè)力天平上，得到人體模型在列車(chē)風(fēng)作用下的氣動(dòng)力；利用熱線(xiàn)風(fēng)速儀和動(dòng)態(tài)壓力傳感器測(cè)定列車(chē)風(fēng)中的點(diǎn)速度及壓力隨時(shí)間變化情況；在人體模型胸部和耳部安裝動(dòng)態(tài)壓力傳感器，測(cè)量人體模型主要部位在列車(chē)風(fēng)中受到的瞬態(tài)壓力沖擊。另一實(shí)施方式中，所述確定方法進(jìn)一步包括將站立的人體模型和蹲立的人體模型分別置于不同測(cè)試點(diǎn)，進(jìn)行不同測(cè)試點(diǎn)的各人員位置情況模擬；所述不同的測(cè)試點(diǎn)包括于列車(chē)側(cè)距不同的測(cè)試點(diǎn)，和站臺(tái)、橋頭、線(xiàn)路不同列車(chē)側(cè)環(huán)境的測(cè)試點(diǎn)。再一實(shí)施方式中，所述確定方法進(jìn)一步包括根據(jù)測(cè)定的人體模型氣動(dòng)力值和瞬態(tài)壓力沖擊值，與允許的人體氣動(dòng)力值和瞬態(tài)壓力沖擊值進(jìn)行比較，確定相應(yīng)環(huán)境下側(cè)向人員的安全退避距離。一種列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述測(cè)試系統(tǒng)包括人體模型，懸空設(shè)置于測(cè)力天平上，測(cè)力天平置于列車(chē)線(xiàn)路側(cè)向的測(cè)試點(diǎn)上；測(cè)速裝置和風(fēng)速測(cè)試儀，設(shè)置于測(cè)試點(diǎn)處，測(cè)定列車(chē)通過(guò)測(cè)試點(diǎn)的速度和測(cè)試點(diǎn)的列車(chē)風(fēng)壓力；動(dòng)態(tài)壓力傳感器，設(shè)置于人體模型的胸部和耳部，測(cè)定人體模型主要部位在列車(chē)風(fēng)中受到的瞬態(tài)壓力沖擊。具體而言，所述人體模型包括1:1的全尺寸站立人體模型和1:1的全尺寸蹲立人體模型，所述人體模型采用面迎氣流方式設(shè)置在列車(chē)側(cè)向位置；所述測(cè)試點(diǎn)位于列車(chē)線(xiàn)路側(cè)向的不同測(cè)距處，所述測(cè)試點(diǎn)包括位于站臺(tái)、橋頭、線(xiàn)路不同列車(chē)側(cè)環(huán)境位置的測(cè)試點(diǎn)。一實(shí)施方式中，所述測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)放大器連接測(cè)力天平和動(dòng)態(tài)壓力傳感器，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還連接設(shè)置測(cè)速裝置和風(fēng)速測(cè)試儀，所述測(cè)速裝置為紅外觸發(fā)測(cè)速儀，風(fēng)速測(cè)試儀為熱線(xiàn)風(fēng)速儀；一微機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并進(jìn)行采集數(shù)據(jù)處理。另一實(shí)施后方式中，所述測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)一步包括風(fēng)速及動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量座，與人體模型沿面迎氣流方向錯(cuò)開(kāi)設(shè)置，該風(fēng)速及動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量座的于人體重心高度位置設(shè)置兩測(cè)量支架，兩測(cè)量支架上分布設(shè)置熱線(xiàn)風(fēng)速儀探頭和一動(dòng)態(tài)壓力傳感器。所述測(cè)力天平為六分量測(cè)力天平；所述壓力傳感器為壓阻式動(dòng)態(tài)壓力傳感器。列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離的確定方法通過(guò)釆用全尺寸人體模型，于實(shí)車(chē)實(shí)驗(yàn)條件下，通過(guò)人體模型氣動(dòng)力測(cè)量、熱線(xiàn)風(fēng)速儀風(fēng)速測(cè)量、動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量以及列車(chē)運(yùn)行速度測(cè)量，實(shí)時(shí)獲得較為準(zhǔn)確的不同環(huán)境測(cè)試點(diǎn)的列車(chē)風(fēng)作用下人體模型承受的氣動(dòng)力、列車(chē)風(fēng)的速度及壓力變化，以及人體模型在列車(chē)風(fēng)中受到的瞬態(tài)壓力沖擊數(shù)據(jù)，可以客觀(guān)和真實(shí)的評(píng)價(jià)列車(chē)側(cè)向人員于不同環(huán)境下的安全退避距離，其測(cè)試結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果有較好的一致性，能從定量上分析得到了人體模型受到的氣動(dòng)力及列車(chē)風(fēng)風(fēng)速和風(fēng)壓與列車(chē)運(yùn)行速度及距列車(chē)側(cè)向距離的變化規(guī)律，為正確評(píng)價(jià)安全退避距離提供精確實(shí)驗(yàn)依據(jù)。本發(fā)明的有益效果在于，該列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離確定方法及測(cè)試系統(tǒng)能夠正確地評(píng)價(jià)列車(chē)側(cè)向人員安全退避距離，其通過(guò)人體模型和實(shí)測(cè)試驗(yàn)，系統(tǒng)且科學(xué)的測(cè)定了列車(chē)風(fēng)對(duì)站臺(tái)上及道旁人員空氣動(dòng)力作用的影響，為高速列車(chē)運(yùn)行的安全評(píng)估提供精確的數(shù)字依據(jù)，能夠合理的運(yùn)用時(shí)間結(jié)果評(píng)估工作人員及旅客安全退避的距離。該測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，能夠有效消除各種因素的干擾，得到合理且精確的測(cè)試結(jié)果。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式中測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)置示意圖2是本發(fā)明具體實(shí)時(shí)方式中測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)量裝置組成框架圖。具體實(shí)施例方式該列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離確定方法系采用人體模型研究列車(chē)風(fēng)對(duì)站臺(tái)上及道旁人員空氣動(dòng)力作用的影響，評(píng)估工作人員及旅客安全退避距離的合理性；其還可測(cè)定高速列車(chē)與其它列車(chē)交會(huì)時(shí)，相互作用的壓力沖擊波幅值，為高速列車(chē)的安全評(píng)估提供依據(jù)；其能夠測(cè)定列車(chē)風(fēng)作用下人體模型承受的氣動(dòng)力；監(jiān)測(cè)列車(chē)風(fēng)的速度及壓力變化；以及人體模型在列車(chē)風(fēng)中受到的瞬態(tài)壓力沖擊。因人體受到的氣動(dòng)力與人體特征尺寸有關(guān)，正常體形下，人體越高、受力越大。因此，該列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離的測(cè)試系統(tǒng)采用1:1的全尺寸人體模型，人體模型的著裝和擺放角度均應(yīng)從所受氣動(dòng)力最大來(lái)考慮，本實(shí)施方式采用站立人體模型均采用面迎氣流方式。因此根據(jù)GB1000—88《中國(guó)成年人人體尺寸》，確定選用的人體模型尺寸為身高1.77m、肩寬0.47m。人體蹲立模型的尺寸為高1.2m、肩寬0.47m，以測(cè)量人體下蹲情況下所受的氣動(dòng)力。如圖1所示，測(cè)力天平23安裝于一支架上，人體模型固定在測(cè)力天平上，既不與支架接觸，也不與地面接觸，處于懸空狀態(tài)。測(cè)量時(shí)，將人體模型置于線(xiàn)路10側(cè)，當(dāng)列車(chē)通過(guò)時(shí)，人體模型受到的氣動(dòng)載荷作用在測(cè)力天平上，即可通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和微機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)得到人體模型在列車(chē)風(fēng)作用下的氣動(dòng)力。風(fēng)速及動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量座22與人體模型沿面迎氣流方向錯(cuò)開(kāi)設(shè)置，該風(fēng)速及動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量座的于人體重心高度位置設(shè)置兩測(cè)量支架，兩測(cè)量支架上分布設(shè)置熱線(xiàn)風(fēng)速儀探頭和一動(dòng)態(tài)壓力傳感器，以測(cè)定列車(chē)風(fēng)中某些點(diǎn)速度及壓力隨時(shí)間變化情況。列車(chē)風(fēng)是一種瞬態(tài)流動(dòng)，當(dāng)列車(chē)高速通過(guò)時(shí)，處于列車(chē)風(fēng)影響范圍內(nèi)的人員會(huì)感受到突然的壓力沖擊，因此，測(cè)定列車(chē)風(fēng)對(duì)人體造成的這種壓力沖擊也是制定人體安全退避距離所要考慮的因素之一。該測(cè)試系統(tǒng)在人體模型的的胸部(前胸和后背處)、耳部分別安裝動(dòng)態(tài)壓力傳感器，以測(cè)量出人體模型主要部位在列車(chē)風(fēng)中受到的瞬態(tài)壓力沖擊。列車(chē)風(fēng)實(shí)車(chē)試驗(yàn)是在地面進(jìn)行，只要有列車(chē)通過(guò)就可測(cè)量，因此，對(duì)列車(chē)風(fēng)的測(cè)量可與其它試驗(yàn)同時(shí)開(kāi)展，互不干擾，這樣就要求地面測(cè)試系統(tǒng)必須能實(shí)時(shí)測(cè)定列車(chē)運(yùn)行速度，同時(shí)為有效捕捉列車(chē)風(fēng)信息和準(zhǔn)確測(cè)量人體模型在列車(chē)風(fēng)中受到的氣動(dòng)力與列車(chē)相對(duì)位置之間的關(guān)系，整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)采用帶負(fù)延時(shí)的自動(dòng)觸發(fā)裝置。如圖2所示，測(cè)試系統(tǒng)包括人體模型氣動(dòng)力測(cè)量、熱線(xiàn)風(fēng)速儀風(fēng)速測(cè)量、動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量以及列車(chē)運(yùn)行速度測(cè)量。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分別通過(guò)信號(hào)放大器連接測(cè)力天平和動(dòng)態(tài)壓力傳感器，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還連接設(shè)置紅外觸發(fā)測(cè)速儀和熱線(xiàn)風(fēng)速儀；一微機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并進(jìn)行采集數(shù)據(jù)處理。9紅外觸發(fā)測(cè)速儀由兩套紅外光電開(kāi)關(guān)、采集裝置及微機(jī)組成。用于測(cè)量列車(chē)運(yùn)行速度，并兼作測(cè)試系統(tǒng)的觸發(fā)裝置。紅外光電開(kāi)關(guān)由紅外探頭和信號(hào)放大器組成。紅外探頭發(fā)射并接受反射回來(lái)的紅外線(xiàn)，反射紅外線(xiàn)的強(qiáng)弱與紅外探頭距其正前方物體的距離有關(guān)。通過(guò)調(diào)節(jié)紅外光電開(kāi)關(guān)發(fā)射紅外線(xiàn)的強(qiáng)度和接受靈敏度，可使其探測(cè)到一定距離范圍內(nèi)的物體，產(chǎn)生一開(kāi)關(guān)輸出信號(hào)。當(dāng)列車(chē)通過(guò)時(shí)，列車(chē)頭部分別在不同時(shí)刻經(jīng)過(guò)兩個(gè)水平安裝的紅外光電開(kāi)關(guān)，數(shù)據(jù)采集儀記錄下通過(guò)各光電開(kāi)關(guān)的時(shí)間，由于兩紅外光電開(kāi)關(guān)水平距離已知，這樣便可計(jì)算出列車(chē)運(yùn)行速度。如圖1所示，為測(cè)試站臺(tái)環(huán)境下人員在列車(chē)風(fēng)中的受力情況，本實(shí)驗(yàn)在試驗(yàn)鐵路線(xiàn)側(cè)面搭建了一個(gè)模擬站臺(tái)20，該模擬站臺(tái)邊緣距軌道中心為2.5m。以列車(chē)運(yùn)行方向離模擬站臺(tái)前緣3.0米、5.5米分別安置兩個(gè)站立人體模型，此兩位置盡管受站臺(tái)繞流影響風(fēng)速稍偏高，但風(fēng)速較為穩(wěn)定。熱線(xiàn)風(fēng)速儀探頭支架安放在兩人體模型中伺，在大部分試驗(yàn)工況下熱線(xiàn)風(fēng)速儀探頭支架和兩人體模型三者互相交錯(cuò)排列，以避免模型之間流場(chǎng)相互干擾。紅外觸發(fā)測(cè)速儀21位于站臺(tái)內(nèi)側(cè)的角落位置本次試驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置是按人體距標(biāo)準(zhǔn)站臺(tái)邊緣的距離進(jìn)行布點(diǎn)。沿列車(chē)側(cè)向距標(biāo)準(zhǔn)站臺(tái)邊緣1.5m、2m、2.5m位置分別布置3組測(cè)點(diǎn)；在一橋頭上距軌側(cè)2.0m、2.5m布置了兩組測(cè)點(diǎn)；線(xiàn)路邊距軌側(cè)2.5m、3m位置分別布置了2組測(cè)點(diǎn)。將蹲位人體模型30置于線(xiàn)路旁，以檢驗(yàn)線(xiàn)路維修人員在應(yīng)急狀態(tài)(如列車(chē)駛近時(shí))的安全特性，距軌側(cè)分別為2.5m和3.0m位置布置了兩組測(cè)點(diǎn)。將風(fēng)速及動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量座固定在相應(yīng)工況測(cè)量位置，分別測(cè)量該位置列車(chē)風(fēng)風(fēng)速及壓力的變化情況。為避免人體模型對(duì)測(cè)量的干擾，試驗(yàn)時(shí)風(fēng)速與動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量座與人體模型交錯(cuò)排列。本次試驗(yàn)使用的測(cè)力天平為六分量測(cè)力天平，能夠測(cè)量人體模型受到縱向力Z、側(cè)向力X、升力Y、側(cè)傾力矩Mz、傾覆力矩Mx和扭轉(zhuǎn)力矩My。動(dòng)態(tài)壓力傳感器可測(cè)量壓力隨時(shí)間的變化。本次試驗(yàn)使用的壓力傳感器為壓阻式動(dòng)態(tài)壓力傳感器，其靈敏度高，穩(wěn)定性好，本試驗(yàn)數(shù)據(jù)將以目前我國(guó)提出的判別標(biāo)準(zhǔn)及"暫規(guī)"中制定的站臺(tái)及線(xiàn)路旁人體安全距離作為依據(jù)，評(píng)判列車(chē)側(cè)向安全退避距離的合理性。首先，本試驗(yàn)就某一列車(chē)運(yùn)行速度為162km/h時(shí)，同一測(cè)試點(diǎn)的測(cè)力天平的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行多次測(cè)量，測(cè)量結(jié)果如表l。表1測(cè)力天平重復(fù)性測(cè)量結(jié)果測(cè)試點(diǎn)縱向力(N)側(cè)向力(N)升力(N)傾覆力矩(N.m)側(cè)傾力矩(N.m)扭轉(zhuǎn)力矩(N.m)第一次測(cè)量26.818.514.912.37.24.2第二次測(cè)量27.120.615.710.18.22.2第三次測(cè)量27.622.316.29.79.33.2從表1可以看出同種試驗(yàn)工況下，同一測(cè)力天平試驗(yàn)結(jié)果相差較小，說(shuō)明該測(cè)試系統(tǒng)具有較好的重復(fù)性，試驗(yàn)結(jié)果可靠。運(yùn)用該測(cè)試系統(tǒng)和確定方法，對(duì)人體模型在列車(chē)通過(guò)時(shí)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)定，得到列車(chē)通過(guò)區(qū)主要試驗(yàn)測(cè)試點(diǎn)的測(cè)力天平和熱線(xiàn)風(fēng)速儀及動(dòng)態(tài)壓力傳感器的測(cè)試結(jié)果，即表2和表3，所取結(jié)果為列車(chē)頭波中幅值較大的數(shù)值。表4列出了本次試驗(yàn)列車(chē)尾流影響區(qū)主要試驗(yàn)測(cè)試點(diǎn)的測(cè)力天平的測(cè)試結(jié)果。由于安全退避距離評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)只有氣動(dòng)力和風(fēng)速標(biāo)準(zhǔn)因此，各表中只列出了六分量天平三個(gè)氣動(dòng)力測(cè)量結(jié)果。車(chē)速(km/h)測(cè)點(diǎn)位置(m)縱向力(N)側(cè)向力(N)升力.(N)合力(N)160站臺(tái)A1.529.223.720.142.6站臺(tái)B1.527.120.615.737.5180站臺(tái)A2.016.411.416.025.6站臺(tái)B2.023.515.612.430.8200站臺(tái)A2.035.519.833.652.7站臺(tái)B1.547.626.538.366.6210線(xiàn)路A蹲2.529.615.37.934.2線(xiàn)路B2.537.824.429.053.5220線(xiàn)路A蹲3.017.611.69.423.1線(xiàn)路B3.033.814.519.341.5230橋上B2.044.033.514.957.3240橋上B2.531.931.515.347.4250站臺(tái)A1.582.258.953.9128.5站臺(tái)BL579.966.741.0m.9表2列車(chē)通過(guò)區(qū)主要測(cè)試點(diǎn)的測(cè)力天平測(cè)試結(jié)果"A蹲2.5"表示人體模型為蹲立位，測(cè)力天平距基準(zhǔn)2.5米;"線(xiàn)路B2.5"表中模型位于距外軌2.5m的線(xiàn)路旁；"橋上B2.0"表中模型位于距外軌2.0m的橋上；表中模型姿態(tài)未注明時(shí)均為站立姿態(tài)。①②③④:仏12表3列車(chē)通過(guò)區(qū)主要測(cè)試點(diǎn)的熱線(xiàn)風(fēng)速儀及壓力傳感器測(cè)試結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表4列車(chē)尾流影響區(qū)主要測(cè)試點(diǎn)的測(cè)力天平測(cè)試結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>根據(jù)上表和目前我國(guó)提出的判別標(biāo)準(zhǔn)及"暫規(guī)"中制定的站臺(tái)及線(xiàn)路旁人體安全距離作為依據(jù)，可以科學(xué)的評(píng)價(jià)列車(chē)側(cè)向人員的安全退避距離。權(quán)利要求1.一種列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離確定方法，其特征在于所述確定方法包括于實(shí)車(chē)實(shí)驗(yàn)中采用全尺寸人體模型，測(cè)量列車(chē)風(fēng)作用下位于測(cè)試點(diǎn)的人體模型承受的氣動(dòng)力，監(jiān)測(cè)列車(chē)風(fēng)中的點(diǎn)速度及壓力隨時(shí)間變化情況，并獲得人體模型主要部位在列車(chē)風(fēng)中受到的瞬態(tài)壓力沖擊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離確定方法，其特征在于所述人體模型為1:1比例的蹲位、站立人體模型，所述人體模型采用面迎氣流方式設(shè)置在列車(chē)側(cè)向位置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離確定方法，其特征在于所述確定方法進(jìn)一步包括將人體模型固定于一測(cè)力天平上并處于懸空狀態(tài)；當(dāng)列車(chē)通過(guò)時(shí)，人體模型受到的氣動(dòng)載荷作用在測(cè)力天平上，得到人體模型在列車(chē)風(fēng)作用下的氣動(dòng)力；利用熱線(xiàn)風(fēng)速儀和動(dòng)態(tài)壓力傳感器測(cè)定列車(chē)風(fēng)中的點(diǎn)速度及壓力隨時(shí)間變化情況；在人體模型胸部和耳部安裝動(dòng)態(tài)壓力傳感器，測(cè)量人體模型主要部位在列車(chē)風(fēng)中受到的瞬態(tài)壓力沖擊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離確定方法，其特征在于所述確定方法進(jìn)一歩包括將站立的人體模型和蹲立的人體模型分別置于不同測(cè)試點(diǎn)，進(jìn)行不同測(cè)試點(diǎn)的各人員位置情況模擬；所述不同的測(cè)試點(diǎn)包括于列車(chē)側(cè)距不同的測(cè)試點(diǎn)，和站臺(tái)、橋頭、線(xiàn)路不同列車(chē)側(cè)環(huán)境的測(cè)試點(diǎn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離確定方法，其特征在于所述確定方法進(jìn)一步包括根據(jù)測(cè)定的人體模型氣動(dòng)力值和瞬態(tài)壓力沖擊值，與允許的人體氣動(dòng)力值和瞬態(tài)壓力沖擊值進(jìn)行比較，確定相應(yīng)環(huán)境下側(cè)向人員的安全退避距離。6.—種列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述測(cè)試系統(tǒng)包括人體模型，懸空設(shè)置于測(cè)力天平上，測(cè)力天平置于列車(chē)線(xiàn)路側(cè)向的測(cè)試點(diǎn)上；測(cè)速裝置和風(fēng)速測(cè)試儀，設(shè)置于測(cè)試點(diǎn)處，測(cè)定列車(chē)通過(guò)測(cè)試點(diǎn)的速度和測(cè)試點(diǎn)的列車(chē)風(fēng)壓力；動(dòng)態(tài)壓力傳感器，設(shè)置于人體模型的胸部和耳部，測(cè)定人體模型主要部位在列車(chē)風(fēng)中受到的瞬態(tài)壓力沖擊。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述人體模型包括1:1的全尺寸站立人體模型和1:1的全尺寸蹲立人體模型，所述人體模型采用面迎氣流方式設(shè)置在列車(chē)側(cè)向位置；所述測(cè)試點(diǎn)位于列車(chē)線(xiàn)路側(cè)向的不同測(cè)距處，所述測(cè)試點(diǎn)包括位于站臺(tái)、橋頭、線(xiàn)路不同列車(chē)側(cè)環(huán)境位置的測(cè)試點(diǎn)。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)信號(hào)放大器連接測(cè)力天平和動(dòng)態(tài)壓力傳感器，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還連接設(shè)置測(cè)速裝置和風(fēng)速測(cè)試儀，所述測(cè)速裝置為紅外觸發(fā)測(cè)速儀，風(fēng)速測(cè)試儀為熱線(xiàn)風(fēng)速儀；一微機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并進(jìn)行采集數(shù)據(jù)處理。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)一步包括風(fēng)速及動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量座，與人體模型沿面迎氣流方向錯(cuò)開(kāi)設(shè)置，該風(fēng)速及動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量座的于人體重心高度位置設(shè)置兩測(cè)量支架，兩測(cè)量支架上分布設(shè)置熱線(xiàn)風(fēng)速儀探頭和一動(dòng)態(tài)壓力傳感器。10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離的測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述測(cè)力天平為六分量測(cè)力天平；所述壓力傳感器為壓阻式動(dòng)態(tài)壓力傳感器。全文摘要列車(chē)風(fēng)作用下側(cè)向人員安全退避距離確定方法及測(cè)試系統(tǒng)，所述確定方法包括于實(shí)車(chē)實(shí)驗(yàn)中采用全尺寸人體模型，測(cè)量列車(chē)風(fēng)作用下位于測(cè)試點(diǎn)的人體模型承受的氣動(dòng)力，監(jiān)測(cè)列車(chē)風(fēng)中的點(diǎn)速度及壓力隨時(shí)間變化情況，并獲得人體模型主要部位在列車(chē)風(fēng)中受到的瞬態(tài)壓力沖擊。本發(fā)明能夠正確地評(píng)價(jià)列車(chē)側(cè)向人員安全退避距離，其通過(guò)人體模型和實(shí)測(cè)試驗(yàn)，系統(tǒng)且科學(xué)的測(cè)定了列車(chē)風(fēng)對(duì)站臺(tái)上及道旁人員空氣動(dòng)力作用的影響，為高速列車(chē)運(yùn)行的安全評(píng)估提供精確的數(shù)字依據(jù)，能夠合理的運(yùn)用實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)估工作人員及旅客安全退避的距離。該測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，能夠有效消除各種因素的干擾，得到合理且精確的測(cè)試結(jié)果。文檔編號(hào)G01M9/00GK101650255SQ20091016998公開(kāi)日2010年2月17日申請(qǐng)日期2009年9月14日優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日發(fā)明者輝劉,劉堂紅,熊小慧,田紅旗,平許,魯寨軍申請(qǐng)人:中南大學(xué)