A procedure for evaluating safety to crosswind of railway vehicles in presence of a gap in windbreaks

To reduce the effects of cross winds over the stability of railway vehicles, windbreak barriers are commonly used. The introduction of infrastructure in general is affected by the morphology of the terrain, complex geography, train crossings, operational reasons and so on, therefore, the presence of interruptions or discontinuities could not be avoided in the stretch of barriers. The effect on stability of this discontinuities is studied in this work of thesis. Computational Fluid Dynamics (CFD) with moving mesh was used to reproduce train-barrier interaction and obtain the effect of the gap in the aerodynamic loads. Based on those results, a model for amplification of the forces caused by gaps of different lengths was obtained. Then, this model was incorporated into the stochastic methodology developed by Politecnico di Milano to compute characteristic wind curves (CWC) using a new model to estimate the CWC distribution. Finally, the complete procedure was applied to evaluate the overturning risk in a section of the Bologna-Firenze high-speed line.

Per ridurre gli effetti dei venti trasversali sulla stabilità dei veicoli ferroviari vengono comunemente utilizzate barriere frangivento. L'introduzione di infrastrutture, in genere, risente della morfologia del terreno, della geografia complessa, degli attraversamenti dei treni, delle ragioni operative e così via, pertanto non è possibile evitare la presenza di interruzioni o discontinuità nelle barriere. L'effetto sulla stabilità di queste discontinuità è studiato in questo lavoro di tesi. La fluidodinamica computazionale (CFD) con moving mesh è stata utilizzata per riprodurre l'interazione treno-barriera e ottenere l'effetto del gap nei carichi aerodinamici. Sulla base di tali risultati è stato ottenuto un modello per l'amplificazione delle forze causate interruzioni di diversa lunghezza. Poi, questo modello è stato incorporato nella metodologia stocastica sviluppata al Politecnico di Milano per il calcolo delle curve caratteristiche del vento. Infine, è stata applicata la procedura completa per valutare il rischio di ribaltamento in un tratto della linea AV Bologna-Firenze.