一种计算四线双岛式车站站台屏蔽门的风压荷载的方法

技术领域

本发明涉及轨道交通的地下车站的技术领域，特别是一种计算四线双岛式车站站台屏蔽门的风压荷载的方法。

背景技术

列车高速通过地下车站的过程中将产生强烈的空气动力效应，从而会在站台屏蔽门等设备上产生风压荷载，影响站台屏蔽门的运营安全，甚至影响使用寿命。在工程设计中，合理确定站台屏蔽门风压荷载非常重要，若是风压荷载取值过小，则不能保障其结构安全和正常使用；若是风压荷载取值过大，则会增加造价。

目前主要采用数值仿真技术建立列车高速过站空气动力学计算模型，在本地工作站或超级计算机上对不同条件下的站台屏蔽门风压荷载进行模拟计算。但是，此方法具有用时长、成本高等缺点，多数情况下不能满足工期要求。

发明内容

本发明的目的在于：解决现有技术存在的只能在本地工作站或是超级计算机通过数值仿真技术建立列车高速过站的空气动力学计算模型，来模拟计算出四线双岛式地下车站的站台屏蔽门的风压荷载，使得整个过程用时过长且成本过高的问题，提供了一种计算四线双岛式车站站台屏蔽门的风压荷载的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种计算四线双岛式车站站台屏蔽门的风压荷载的方法，包含如下步骤：

计算站台屏蔽门的风压荷载基础值p

其中，V

计算站台屏蔽门的风压荷载修正值p

若站台两端都设置有泄压井时：

p

其中，θ为泄压井的降压率；

若站台端部未设置泄压井时，则p

完成四线双岛式车站站台屏蔽门风压荷载计算。

a

通过总结数值仿真模拟结果的关键因素对站台屏蔽门风压荷载的影响规律，提出的一种计算四线双岛式车站站台屏蔽门的风压荷载的方法，可以代替数值仿真等计算方法，可以减少设计计算工作量，提升设计效率，缩短计算周期，节约人力和时间成本。解决了现有技术存在的只能在本地工作站或是超级计算机通过数值仿真技术建立列车高速过站的空气动力学计算模型，来模拟计算出四线双岛式地下车站的站台屏蔽门的风压荷载，使得整个过程用时过长且成本过高的问题。

作为本发明的优选方案，泄压井的降压率θ能够通过下式得出：

θ＝0.71×η

其中，η为泄压井的开口率。

本算式的系数和指数的取值是根据数值仿真模拟的拟合结果确定。

作为本发明的优选方案，泄压井的开口率η能够通过下式计算得出：

η＝S

其中，S

作为本发明的优选方案，当岛式站台的内部的正线之间存在隔墙时，a

正线即为地下车站中列车不停顿直接经过的路线。正线间存在隔墙，则承受列车进战的空气动力学影响的端面面积变小。

作为本发明的优选方案，当岛式站台的内部的正线之间不存在隔墙时，a

正线即为地下车站中列车不停顿直接经过的路线。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

通过总结数值仿真模拟结果的关键因素对站台屏蔽门风压荷载的影响规律，提出的一种计算四线双岛式车站站台屏蔽门的风压荷载的方法，可以代替数值仿真等计算方法，可以减少设计计算工作量，提升设计效率，缩短计算周期，节约人力和时间成本。解决了现有技术存在的只能在本地工作站或是超级计算机通过数值仿真技术建立列车高速过站的空气动力学计算模型，来模拟计算出四线双岛式地下车站的站台屏蔽门的风压荷载，使得整个过程用时过长且成本过高的问题。

附图说明

图1是实施例1中一种计算四线双岛式车站站台屏蔽门的风压荷载的方法的步骤图；

图2是实施例1中四线双岛式车站站台的平面图(有隔墙和泄压井版本)；

图3是实施例1中四线双岛式车站站台的剖面图(有隔墙版本)；

图4是实施例1中四线双岛式车站站台的平面图(无隔墙有泄压井版本)；

图5是实施例1中四线双岛式车站站台的剖面图(无隔墙井版本)；

图6是实施例1中四线双岛式车站站台的平面图(无隔墙和泄压井版本)；

图7是实施例1中仿真模拟计算模型图；

图8是实施例1中仿真模拟计算结果图；

图9是实施例1中a

图10是实施例1中计算降压率θ的的公式的相关系数和指数的拟合结果图。

图标：2-岛式站台，3-站台屏蔽门，4-隔墙，5-泄压井。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1所示，一种计算四线双岛式车站站台屏蔽门的风压荷载的方法，包含如下步骤：

计算站台屏蔽门3的风压荷载基础值p

其中，V

当岛式站台2的内部的正线之间存在隔墙4时，如图2和图3，a

当岛式站台2的内部的正线之间不存在隔墙4时，如图4和图5，a

计算站台屏蔽门3的风压荷载修正值p

i.当站台两端都设置有泄压井5时：

p

其中，θ为泄压井5的降压率；

泄压井5的降压率θ通过下式得出：

θ＝0.71×η

其中，η为泄压井5的开口率；

泄压井5的开口率η能够通过下式计算得出：

η＝S

其中，S

ii.若站台端部未设置泄压井5时，如图6，则直接得到风压荷载修正值p

完成四线双岛式车站站台屏蔽门风压荷载计算。

具体算例如下：

算例1：

某四线双岛式地下车站，两条正线间设置有隔墙，未设置有泄压井，列车过站最高速度V

计算站台屏蔽门3的风压荷载基础值p

p

因为未设置泄压井，故站台屏蔽门3的风压荷载修正值p

本算例中采用CFD软件进行数值模拟计算，计算模型见图7，计算结果见图8，站台屏蔽门风压计算结果为1306Pa。比较两种方法的计算结果，其差异约为4.6％，说明本发明提供的计算方法的准确性能够满足要求，同时具有方便快捷的优势。

算例2：

S1：确定最高列车过站速度V

S2：判断两条正线间是否设有隔离墙，若是则a

本实施例判断结果为是，则站台屏蔽门风压初始值p

S3：判断站台端部是否设有泄压井，若是则利用

p

计算风压荷载修正值p

本实施例判断结果为是，需要利用上式计算风压荷载修正值p

再计算泄压井降压率

θ＝0.71×η

最后计算风压荷载修正值

p

完成四线双岛式车站站台屏蔽门风压荷载计算。

算例3：

S1：确定最高列车过站速度V

S2：判断两条正线间是否设有隔离墙，若是则a

本算例的判断结果为否，则站台屏蔽门风压初始值：

p

S3：判断站台端部是否设有泄压井，若是则利用

p

计算风压荷载修正值p

本实施例为否，则p

完成四线双岛式车站站台屏蔽门风压荷载计算。

公式推导过程如下：

i.关于a

采用STAR-CCM+软件，建立岛式站台2的内部的正线之间存在隔墙4和岛式站台2的内部的正线之间不存在隔墙4的情况下的站台屏蔽门3的风压荷载计算模型，计算不同的列车过站的最高速度V

将上表中的列车过站的最高速度V

ii.关于计算泄压井5的降压率θ的公式的相关系数和指数的来源：

采用STAR-CCM+软件，建立具有泄压井5的站台屏蔽门3的风压荷载计算模型，计算不同泄压井5的开口率η条件下的站台屏蔽门3的风压时程曲线，提取各风压时程曲线对应的风压荷载最大值P

将上表中的泄压井5的降压率θ和泄压井5的开口率η导入origin软件，利用origin软件的数据拟合功能对提取出的数据进行拟合，直接得到泄压井5的降压率θ对应的系数3.78和指数3.7。origin软件通过回归方程进行拟合。绘制以泄压井5的开口率η为X轴、泄压井5的降压率θ为Y轴的坐标轴，并把上表中的计算结果对应的点和θ＝0.71×η

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。