随着生态经济的快速发展,对环境的保护力度要求也越来越高,液化天然气(简称LNG)作为一种环保、经济、安全的新型能源,具有非常显著的环境效益。发展LNG铁路运输将促进铁路增运增收,利用罐式集装箱进行液化气运输,可以充分发挥铁路专用线的优势和潜力,带动沿线地区的经济发展。本文对LNG罐式集装箱进行运输安全的研究,是对我国铁路罐式集装箱运输危险货物内容的补充,代表我国铁路发展又向前迈进一步,具有十分重要的现实意义。本文通过总结国内外铁路罐式集装箱运输安全相关研究,结合我国目前存在的问题出发,进行以下几个方面的研究:首先,对罐式集装箱铁路运输危险性因素及罐式集装箱满足的安全技术条件进行分析。主要包括罐式集装箱框架、罐体、安全附件等方面的要求;介质充装量的确定;温度对罐体保温层的影响等,为下文研究打下基础。然后,对罐式集装箱罐体温度场进行数值计算。分析罐式集装箱与周围环境之间的热传递,对原有温度模型进行改进,引入充装率大小、隔热层保温性能两个因素作为约束条件,建立温度影响模型。利用ANSYS软件,建立二维有限元模型,分析罐体外壁、隔热层及内壁之间的瞬态热传递情况,研究在变化的环境温度下保温层不同厚度、不同材料对温度场的影响。结果表明,保温层厚度越大,保温层材料导热系数越小,温度上升越慢,但是在实际设计中要考虑到罐体容积及制造成本的经济性问题。预测罐式集装箱罐体在高温运输环境下从外到内的温度变化规律,并且和试验数据进行对比,两者温度变化曲线相似,具有一定的参考价值,为罐式集装箱的保温和制冷设计提供相关数据。最后,在对罐体温度场模拟计算的基础上,考虑罐体内介质温度分层现象,研究环境温度、充装率两个因素对罐内压力和温度的影响,掌握其变化规律,为运输途中泄压做好措施。建立改进的传热模型,进行瞬态热分析。结果表明罐体内流体之间存在温度分层现象,主要分为气相区温度场、饱和液相区温度场和过冷液相区温度场,且气相区温度明显高于液相区温度,饱和液相区温度高于过冷液相区温度,在垂直方向存在明显的温度梯度。罐体内温度和压力随时间逐渐上升,充装率越小,罐内温度、压力上升速率越快,所用时间越短;任意充装率下,环境温度越高,压力上升越快。研究得知在不同季节、不同运输环境温度下都存在着一个最优的充装率,为真车实验提供依据。