考虑经济性的高速铁路隧道气动效应关键参数优化方法

简介

以某预留400 kmh-1速度条件的高速铁路为研究背景,基于代理模型和优化思想,从系统设计层面提出考虑经济性的高速铁路隧道气动效应关键参数优化方法。首先,采用流体力学软件建立隧道气动效应数值模型,并基于列车以300 kmh-1速度通过隧道的实测数据,验证数值模型的有效性;然后,以隧道净空面积和车辆动态密封指数为变量,依托既有350 kmh-1高速铁路数据,构建列车以400 kmh-1速度通过隧道时车内气压变化3 s极值的Kriging代理模型;最后,以建造成本为目标函数,构建考虑经济性的高速铁路隧道气动效应关键参数优化模型,设计布谷鸟搜索算法,求解满足舒适度标准的最优隧道净空面积和车辆动态密封指数。结果表明代理模型预测的相对均方根误差为0.59%、相关系数为0.9999,能够精确描述车内气压变化3 s极值与车辆动态密封指数、隧道净空面积的非线性关系;对于400 kmh-1高速铁路,建设成本最小时隧道净空面积为100 m2、车辆动态密封指数为11 s,此时车内气压变化3 s极值为1163.4 Pa,满足气动舒适度要求。