Development of crosswind-induced load model and proposal of traffic regulations for running vehicles on bridge by considering passing vehicle aerodynamic interference

考虑过往车辆气动干扰的侧风荷载模型建立及桥上行驶车辆交通规则建议

基本信息

批准号：
22H01574
负责人：
勝地弘
金额：
$ 7.24万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

海上部長大橋梁上では、強風時の車両走行安全性が技術的、管理上の大きな問題となっている。これまで風速に応じた速度規制や通行止め措置が取られてきたが、依然として横転事故や長時間の通行止めが発生している。東京湾アクアライン橋梁で検証した結果、強風作用が車種、走行車線、走行パターンによって大きく変わり、現行の規制方法に改善の余地のあることが判明した。本研究では、車両模型の走行装置を開発し、風洞実験によって橋梁上を走行する車両が他の車両とすれ違う際の空気力を車線毎に計測し、横風車両応答非定常空気力モデルとそれを用いた横滑り・横転の限界風速の評価手法の構築、数値流体解析による車両相互干渉メカニズムの検討を行い、強風時の走行安全性の向上および事故低減のための合理的な通行規制基準を検討することを目的としている。本研究は3年計画、3名の研究者からなる研究体制を組織し、分担して風洞実験および数値流体解析を用いて進める。1年目は実験装置の開発とそれを用いた風洞実験、数値流体解析を行う。実験装置の開発に関しては、本研究のポイントとなる橋梁上を走行する車両を模擬した非定常空気力の計測のために仕様の実現が重要である。そのため、メーカーと十分に協議を行い、最終の仕様を決め装置の開発、導入を行った。風洞実験に関しては、研究分担者および学部生、大学院生と協力し、開発した装置を用いて、橋梁上の2台の車両の相互干渉効果による非定常空気力を計測した。1年目は、走行速度、車両間隔の基本的な条件を変化させた非定常空気力の計測を行い、非定常空気力モデル構築のための基礎データを得た。また、数値流体解析に関しては、研究分担者と協力し、風洞実験条件の再現を行うためのモデル化を行うとともに、車両に作用する空気力の解析を行った。

在长海桥上，强风期间的车辆驾驶安全是一个主要的技术和管理问题。到目前为止，已经实施了速度限制和封路措施，但仍发生了倾覆和长长的道路封闭。对东京湾水道桥的调查结果表明，强风会根据车辆模型，驾驶车道和驾驶方式发生巨大变化，并且目前的法规有改善的余地。 This research aims to develop a vehicle model driving device, measure the aerodynamic force when a vehicle traveling on a bridge passes through other vehicles by wind tunnel experiments, build a crosswind vehicle response unsteady aerodynamic model, and use it to evaluate the limit wind speed of side-slip and rolling, and examine the mutual interference mechanism of vehicle interferometric interference by computational fluid analysis, and consider rational traffic control standards for improving driving safety in strong winds and减少事故。这项研究将分为一个三年计划，由三名研究人员组成，并将分为两项任务，并使用风洞实验和计算流体分析进行。在第一年，我们将开发实验设备，使用它进行风洞实验和计算流体分析。关于实验设备的开发，重要的是要实现测量不稳定空气动力的规格，以模拟在桥梁上行驶的车辆，这是这项研究的关键点。因此，我们讨论了最终规格，并在与制造商进行了彻底讨论后开发并介绍了设备。关于风洞实验，我们使用了与研究人员，本科生和研究生合作开发的设备，以测量桥上两辆车之间的相互干扰效应引起的不稳定的空气动力。在第一年，我们测量了不稳定的空气动力，具有不同的基本条件，用于驾驶速度和车辆间距，并获得了建立不稳定空气动力学模型的基本数据。此外，关于计算流体分析，我们与研究人员合作，对风洞实验条件进行建模，以重现风洞实验条件，并分析作用在车辆上的航空力量。