Proceedings of Petersburg Transport University Proceedings of Petersburg Transport University Известия Петербургского университета путей сообщения 1815-588X 2658-6851 80991 10.20295/1815-588X-2024-01-142-155 Проблематика транспортных систем PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM Проблематика транспортных систем Updating the methodology for considering the aerodynamic impact from trains on high-speed railways Актуализация методики учета аэродинамического воздействия от поездов на высокоскоростных железнодорожных магистралях Лабутин Никита Андреевич Labutin Nikita Andreevich labutin@pgups.ru Дьяченко Леонид Константинович D'yachenko Leonid Konstantinovich lkdiachenko@ebs-spb.tech

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Луковников Егор Евгеньевич Lukovnikov Egor Evgen'evich lee0202@vk.com Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation ООО «Инженерное бюро искусственных сооружений» Санкт-Петербург Россия “Engineering bureau of structures” LLC Saint-Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation 29 03 2024 29 03 2024 21 1 142 155 28 03 2024 https://itt-pgups.ru/en/nauka/article/80991/view

При расчете конструкций, расположенных вблизи железнодорожных путей (шумозащитных экранов вдоль путей, путепроводов над высокоскоростными железнодорожными магистралями (ВСМ), элементов пролетных строений с ездой понизу и т. д.), должны учитываться аэродинамические воздействия при движении высокоскоростных поездов. Целью настоящего исследования является изучение аэродинамического воздействия движущегося высокоскоростного поезда на сооружения и конструкции, расположенные в непосредственной близости от высокоскоростной железнодорожной магистрали с последующей корректировкой действующей нормативной базы для проектирования объектов инфраструктуры ВСМ. Методами исследования в настоящей работе являются математическое моделирование в специализированном программном комплексе вычислительной гидрогазодинамики с экспериментальной верификацией разработанных расчетных моделей и последующим анализом и обобщением полученных результатов. Результаты исследования представлены картинами распределения и интенсивностями аэродинамического воздействия от движущегося высокоскоростного поезда для двух наиболее характерных расчетных случаев: воздействие на вертикальную поверхность, расположенную параллельно оси пути, и на горизонтальную поверхность, расположенную над осью движения поезда. Для рассматриваемых расчетных случаев были установлены зависимости интенсивности воздействия от таких параметров, как расстояние до конструкции от оси пути (для вертикальной поверхности) и высота над уровнем головки рельса (для горизонтальной поверхности). Практическая значимость настоящего исследования заключается в разработке предложений по корректировке и дополнении действующей нормативной базы для проектирования сооружений и конструкций, входящих в состав инфраструктуры высокоскоростных железнодорожных магистралей.

In the calculation of structures located near railway tracks (noise protection screens along the tracks, overpasses over high-speed railway lines (HSM) of deck elements with downhill driving, etc.), the aerodynamic effects of high-speed trains shall be considered. Objective: study of the aerodynamic impact of a moving high-speed train on structures and structures, Located in the immediate vicinity of the highspeed railway line with subsequent adjustment of the current regulatory framework for the design of TSM infrastructure facilities. Methods: mathematical modeling in a specialized software complex of computational hydrogas dynamics with experimental verification of the developed calculation models and subsequent analysis and generalization of the obtained results. Results: distribution patterns and aerodynamic intensities from a moving high-speed train for the two most characteristic design cases: impact on a vertical surface parallel to the track axis and on a horizontal surface, located above the axis of train movement. For the calculation cases under consideration, the intensity of the impact was related to parameters such as the distance to the structure from the path axis (for the vertical surface) and the height above the rail head (for the horizontal surface). Practical importance: the need Development of proposals for adjustment and addition of the current regulatory framework for the design of structures and structures included in the infrastructure of high-speed railway lines.

 ВСМ высокоскоростная магистраль аэродинамика аэродинамическое воздей- ствие высокоскоростной поезд инфраструктура объекты инфраструктуры high-speed railway high-speed line aerodynamics aerodynamic impact high-speed train infrastructure infrastructure facilities

Смирнов В. Н., Дьяченко Л. К., Дьяченко А. О. Особенности проектирования мостов на высокоскоростных железнодорожных магистралях // БРНИ. 2017. № 3. С. 69–81. Smirnov V. N., D'yachenko L. K., D'yachenko A. O. Osobennosti proektirovaniya mostov na vysokoskorostnyh zheleznodorozhnyh magistralyah // BRNI. 2017. № 3. S. 69–81. Бенин А. В., Дьяченко Л. К., Смирнов В. Н. Особенности проектирования и строительства мостов высокоскоростной железнодорожной магистрали Москва — Казань // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2015. № 4 (45). С. 15–20. Benin A. V., D'yachenko L. K., Smirnov V. N. Osobennosti proektirovaniya i stroitel'stva mostov vysokoskorostnoy zheleznodorozhnoy magistrali Moskva — Kazan' // Izvestiya Peterburgskogo universiteta putey soobscheniya. 2015. № 4 (45). S. 15–20. Дьяченко Л. К., Воробьев Д. Е., Барановский. А. А. Особенности аэродинамического воздействия высокоскоростных поездов на объекты инфраструктуры // Новые технологии в мостостроении: сб. трудов Международной научно-технической конференции, Санкт-Петербург, 28 апреля 2017 года. СПб.: Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, 2018. С. 66–75. D'yachenko L. K., Vorob'ev D. E., Baranovskiy. A. A. Osobennosti aerodinamicheskogo vozdeystviya vysokoskorostnyh poezdov na ob'ekty infrastruktury // Novye tehnologii v mostostroenii: sb. trudov Mezhdunarodnoy nauchno-tehnicheskoy konferencii, Sankt-Peterburg, 28 aprelya 2017 goda. SPb.: Peterburgskiy gosudarstvennyy universitet putey soobscheniya Imperatora Aleksandra I, 2018. S. 66–75. Лазаренко Ю. М., Капускин А. Н. Аэродинамическое воздействие высокоскоростного электропоезда «Сапсан» на пассажиров на платформах и на встречные поезда при скрещении // Вестник ВНИИЖТ. 2012. № 4. С. 11–14. Lazarenko Yu. M., Kapuskin A. N. Aerodinamicheskoe vozdeystvie vysokoskorostnogo elektropoezda «Sapsan» na passazhirov na platformah i na vstrechnye poezda pri skreschenii // Vestnik VNIIZhT. 2012. № 4. S. 11–14. Baker С. J. A review of train aerodynamics. Part 1. Fundamentals // The Aeronautical Journal. 2014. Vol. 118, iss. 1201. P. 201–228. Baker S. J. A review of train aerodynamics. Part 1. Fundamentals // The Aeronautical Journal. 2014. Vol. 118, iss. 1201. P. 201–228. Baker C. J. A review of train aerodynamics. Part 2. Application // The Aeronautical Journal. 2014. Vol. 118, iss. 1202. P. 345–382. Baker C. J. A review of train aerodynamics. Part 2. Application // The Aeronautical Journal. 2014. Vol. 118, iss. 1202. P. 345–382. Проектирование защитных сооружений приближенных строений железнодорожной инфраструктуры на основе методики оценки аэродинамического влияния высокоскоростного подвижного состава / Ватулина Е. Я., Комиссаров Е. В., Поляков Б. О. и др. // Вестник научных конференций. 2016. № 4–2. С. 26–34. Proektirovanie zaschitnyh sooruzheniy priblizhennyh stroeniy zheleznodorozhnoy infrastruktury na osnove metodiki ocenki aerodinamicheskogo vliyaniya vysokoskorostnogo podvizhnogo sostava / Vatulina E. Ya., Komissarov E. V., Polyakov B. O. i dr. // Vestnik nauchnyh konferenciy. 2016. № 4–2. S. 26–34. Указания по проектированию мостов для головного участка Ленинград — Москва высокоскоростной пассажирской магистрали «Центр — Юг». Л., 1990. 29 с. Ukazaniya po proektirovaniyu mostov dlya golovnogo uchastka Leningrad — Moskva vysokoskorostnoy passazhirskoy magistrali «Centr — Yug». L., 1990. 29 s. Богданов Г. И., Смирнов В. Н. Из истории разработки проекта специальных технических условий для проектирования мостов на ВСМ‑2 Москва — Казань // Новые технологии в мостостроении (от прошлого к будущему): сб. трудов Международной научно-технической конференции 2015 года, Санкт-Петербург, 21–22 апреля 2015 года. СПб.: Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, 2015. С. 57–67. Bogdanov G. I., Smirnov V. N. Iz istorii razrabotki proekta special'nyh tehnicheskih usloviy dlya proektirovaniya mostov na VSM‑2 Moskva — Kazan' // Novye tehnologii v mostostroenii (ot proshlogo k buduschemu): sb. trudov Mezhdunarodnoy nauchno-tehnicheskoy konferencii 2015 goda, Sankt-Peterburg, 21–22 aprelya 2015 goda. SPb.: Peterburgskiy gosudarstvennyy universitet putey soobscheniya Imperatora Aleksandra I, 2015. S. 57–67. Специальные технические условия «Сооружения искусственного участка Москва — Казань высокоскоростной железнодорожной магистрали Москва — Казань — Екатеринбург. Технические нормы и требования к проектированию и строительству». СПб., 2016. Special'nye tehnicheskie usloviya «Sooruzheniya iskusstvennogo uchastka Moskva — Kazan' vysokoskorostnoy zheleznodorozhnoy magistrali Moskva — Kazan' — Ekaterinburg. Tehnicheskie normy i trebovaniya k proektirovaniyu i stroitel'stvu». SPb., 2016. Методика расчета аэродинамического воздействия от высокоскоростных поездов при скоростях движения 400 км/ч и ветра на конструкции пролетных строений мостовых сооружений, а также на конструкции объектов инфраструктуры, расположенных в непосредственной близости от железнодорожного пути (для опытного применения на высокоскоростных железнодорожных магистралях). М., 2016. Metodika rascheta aerodinamicheskogo vozdeystviya ot vysokoskorostnyh poezdov pri skorostyah dvizheniya 400 km/ch i vetra na konstrukcii proletnyh stroeniy mostovyh sooruzheniy, a takzhe na konstrukcii ob'ektov infrastruktury, raspolozhennyh v neposredstvennoy blizosti ot zheleznodorozhnogo puti (dlya opytnogo primeneniya na vysokoskorostnyh zheleznodorozhnyh magistralyah). M., 2016. Комплексные измерения динамического и аэродинамического воздействий высокоскоростного подвижного состава на мостовые сооружения / Лабутин Н. А., Ланг А. В., Луковников Е. Е. и др. // Транспорт: проблемы, идеи, перспективы : сб. трудов LXXXII Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, в двух томах, Санкт-Петербург, 18–25 апреля 2022 года. Т. 1. СПб.: Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, 2022. С. 34–38. Kompleksnye izmereniya dinamicheskogo i aerodinamicheskogo vozdeystviy vysokoskorostnogo podvizhnogo sostava na mostovye sooruzheniya / Labutin N. A., Lang A. V., Lukovnikov E. E. i dr. // Transport: problemy, idei, perspektivy : sb. trudov LXXXII Vserossiyskoy nauchno-tehnicheskoy konferencii studentov, aspirantov i molodyh uchenyh, v dvuh tomah, Sankt-Peterburg, 18–25 aprelya 2022 goda. T. 1. SPb.: Peterburgskiy gosudarstvennyy universitet putey soobscheniya Imperatora Aleksandra I, 2022. S. 34–38. Лабутин Н. А., Дьяченко Л. К., Ланг А. В. Экспериментальные измерения аэродинамики подвижного состава // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2022. № 3 (62). С. 40–48. Labutin N. A., D'yachenko L. K., Lang A. V. Eksperimental'nye izmereniya aerodinamiki podvizhnogo sostava // Vestnik Sibirskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobscheniya. 2022. № 3 (62). S. 40–48. Айрапетов А. Б., Катунин А. В. Исследование картины аэродинамического взаимодействия скоростного поезда, движущегося под конструкцией автомобильного путепровода на установке прямого движения // Материалы XXVII научно-технической конференции по аэродинамике, Жуковский, Московская область, 21–22 апреля 2016 года / Центральный аэрогидродинамический институт имени проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ). Жуковский: Центральный аэрогидродинамический институт имени проф. Н. Е. Жуковского (ЦАГИ). 2016. С. 23–24. Ayrapetov A. B., Katunin A. V. Issledovanie kartiny aerodinamicheskogo vzaimodeystviya skorostnogo poezda, dvizhuschegosya pod konstrukciey avtomobil'nogo puteprovoda na ustanovke pryamogo dvizheniya // Materialy XXVII nauchno-tehnicheskoy konferencii po aerodinamike, Zhukovskiy, Moskovskaya oblast', 21–22 aprelya 2016 goda / Central'nyy aerogidrodinamicheskiy institut imeni prof. N. E. Zhukovskogo (CAGI). Zhukovskiy: Central'nyy aerogidrodinamicheskiy institut imeni prof. N. E. Zhukovskogo (CAGI). 2016. S. 23–24. Белостоцкий А. М., Акимов П. А., Афанасьева И. Н. Вычислительная аэродинамика в задачах строительства: учеб. пособие. М.: АСВ, 2017. 720 с. Belostockiy A. M., Akimov P. A., Afanas'eva I. N. Vychislitel'naya aerodinamika v zadachah stroitel'stva: ucheb. posobie. M.: ASV, 2017. 720 s. Лабутин Н. А. Разработка численной модели аэродинамического взаимодействия высокоскоростного поезда, воздушной среды и объектов инфраструктуры Labutin N. A. Razrabotka chislennoy modeli aerodinamicheskogo vzaimodeystviya vysokoskorostnogo poezda, vozdushnoy sredy i ob'ektov infrastruktury Labutin N. A., Benin A. V., Diachenko L. K. Experimental verification of a simulation model of high-speed train aerodynamic impact on railway infrastructure. Civil Engineering Conference (CEC 2022) // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2022. No. 1252. С. 1–8. Labutin N. A., Benin A. V., Diachenko L. K. Experimental verification of a simulation model of high-speed train aerodynamic impact on railway infrastructure. Civil Engineering Conference (CEC 2022) // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2022. No. 1252. S. 1–8.