姚京川[1]2003年在《浮置板式轨道结构理论与仿真计算分析及试验研究》文中研究指明近二十年来，城市轨道交通引起的振动日益受到人们的广泛关注。 本文叙述了国内外用于控制城市轨道交通振动和噪声的一些方法和措施，重点讨论了浮置板式轨道结构，它是一种质量—弹簧隔振系统，是目前轨道交通中减振效果最好的措施。 通过分析浮置板式轨道结构的隔振原理，掌握影响浮置板式轨道结构隔振效果的关键参数，为仿真计算提供理论支持。 建立了车辆—钢轨—浮置板—地基二维有限元模型，并采用有限元计算软件ANSYS，对整个耦合系统进行了不同工况下的动力学计算模拟，详细分析了浮置板式轨道结构的动力学性能和浮置板式轨道结构的隔振效果。 对浮置板进行了1：1模型试验，主要测试了浮置板在3种不同频率冲击载荷作用下的振动传递特性。 在现场对运营中的浮置板式轨道结构和整体道床进行对比振动测试，测试结果证实了浮置板式轨道结构的减振效果，并初步验证了仿真计算结果的正确性。
凌亮[2]2015年在《高速列车—轨道叁维刚柔耦合动力学研究》文中进行了进一步梳理经过近10年的快速发展,我国已建成世界上规模最大的高速铁路网,因此确保高速列车在长期服役过程中的安全平稳运行将是我国高速铁路运营中所面临的重大挑战。高速列车的安全平稳运行取决于列车-轨道耦合系统的动态特性和运行状态下的行为,因而广泛而深入地开展高速列车-轨道大系统耦合动力学研究,是我国高速铁路技术得以持续发展并保持世界领先地位的基本前提条件。高速列车-轨道耦合动力学研究是一个十分复杂的课题,其理论建模和数值仿真的研究涉及车辆工程、力学、数学等众多学科,当前的列车-轨道耦合动力学理论还不能很好地模拟和解释我国高速列车运营中出现的诸多动力学现象及其机理,如高速列车系统柔性振动引发的车体异常抖动、车轮高阶多边形磨耗、转向架悬挂部件的疲劳破坏等。因此,复杂运行状态下高速列车-轨道刚柔耦合动力学研究是我国铁路领域急需开展的基础研究课题。本文针对高速列车-轨道叁维刚柔耦合动力学建模及我国高速列车运营中出现的典型动力学问题,开展了以下几方面的研究工作：(1)对列车-轨道刚柔耦合动力学的研究历史和现状进行了详细论述,明确了高速列车-轨道叁维刚柔耦合动力学研究的意义,探讨了目前高速列车-轨道刚柔耦合动力学研究存在的问题及今后可能的发展方向。(2)建立了较为完整的高速列车-轨道叁维刚柔耦合动力学理论分析模型,并开发了相应的数值仿真程序。整个理论分析模型由列车系统动力学模型、轨道系统动力学模型、轮轨空间动态接触模型、列车/轨道耦合界面激励模型四个子模型组成。该模型能够模拟匀速及变速状态下高速列车与轨道的刚柔耦合振动行为,突破了传统列车-轨道耦合动力学模型不能模拟列车变速状态下系统动力性能的局限性,拓展了现有列车-轨道耦合动力学的频率分析范围。(3)建立了基于多刚体理论的高速列车纵／横／垂叁维耦合动力学模型和分析频率较宽的高速列车刚柔耦合动力学模型。多刚体模型中,每节车辆简化为42自由度的质量-弹簧-阻尼系统；刚柔耦合动力学模型中,每节车辆的车体及转向架构架采用柔性体建模,借助于有限元模态分析技术和模态迭加法对车体和构架的柔性振动响应进行求解,实现了1000 Hz以内构架柔性振动及50 Hz以内车体柔性振动行为的模拟；列车模型考虑了车辆一二系悬挂部件和车间连接部件的时频非线性特性。(4)建立了较完善的高速有砟及无砟板式轨道动力学时域分析模型。模型中有砟轨道为钢轨-轨枕-道床叁层结构,而板式轨道则为钢轨-轨道板两层结构。针对不同的动力学研究需求,建立了两种钢轨动力学模型：基于Timoshenko梁的离散支承连续梁模型及基于空间梁单元的有限元模型,两种钢轨模型的振动响应求解均采用模态迭加法；轨枕模型考虑其垂向弯曲振动、纵向和横向平动及摇头运动,垂向弯曲变形采用两端自由的Euler梁模拟；轨道板采用叁维实体有限元建模,采用有限元模态分析技术和模态迭加方法求解轨道板的振动响应；有砟轨道中的碎石道床离散为集中质量块,只考虑其垂向振动,道床块之间由剪切弹簧-阻尼单元相连。扣件系统及轨道板间的连接采用线性的弹簧-阻尼单元模拟,有砟轨道道床及轨道板下支撑结构均简化为均匀一致分布的粘柔性单元,忽略桥梁及路基振动的影响。(5)改进了高速轮轨叁维滚动接触计算模型。轮轨空间接触几何关系采用迹线法和最小距离法求解,轮轨法向力采用非线性Hertz接触理论进行计算,轮轨蠕滑力的求解则基于沈氏理论,其中轮轨蠕滑率的计算考虑了车轮向前滚动和钢轨纵向、横向、垂向及扭转运动的影响。(6)提出了移动钢轨模态模型和轨道长度自适应模型两种新型的列车／轨道界面耦合计算模型。移动钢轨模态模型中,钢轨采用Timoshenko梁模拟,钢轨的模态分析在其几何坐标系中进行,而钢轨动态响应的求解则基于全局惯性坐标系,轨下支撑结构的计算长度根据移动列车坐标系在全局坐标系中的位置而自动调整；轨道长度自适应模型中,钢轨采用有限元方法建模；轨道结构各部件的计算长度相互协调并根据移动列车坐标系在全局坐标系中的位置而自动调整。基于建立的高速列车-轨道叁维刚柔耦合动力学模型,主要开展了以下叁方面研究工作：①系统研究了变速状态下高速列车的动态响应特征；再现了低黏着情况下车轮牵引打滑和制动抱死条件下列车的纵向动力学行为；分析了牵引制动载荷对高速列车运行稳定性、安全性及平稳性的影响规律；初步调查了变速移动列车作用下轨道结构的动态响应特征。②深入调查了车体柔性振动对高速列车运行平稳性、乘坐舒适性及运行安全性的影响规律,并开展了基于乘坐舒适性的轨道不平顺敏感波长研究；详细分析了构架柔性振动对其振动响应及高速列车运行安全性及平稳性的影响规律,并初步探讨了高速列车车轮高阶多边形磨耗与构架柔性振动的相关性。③详细分析了轨道模型中钢轨及轨下支承部件建模方法对高速列车-轨道刚柔耦合振动性能的影响规律；比较了有砟轨道与无砟板式轨道振动性能的差异；模拟了高速铁路线路枕跨冲击现象,并调查了其关键影响因素及相关缓解措施。
宣言[3]2005年在《客运专线曲线线路车线耦合系统动力学性能与无碴轨道结构振动响应的仿真研究》文中指出本文在以往车线耦合系统动力学模型研究的基础上，系统地分析了系统中各部分的运动状态，分别建立了机车车辆、普通曲线线路、无碴轨道结构的力学模型，并对轨道不平顺的数学描述进行了简要论述，对轮轨接触的相互作用问题作了分析，提出了采用有限元方法求解滚动接触过程的轮轨接触模型。求解过程中采用显式算法，并应用罚函数接触方法的约束增强方法、用于判断接触状态的接触表面权重算法和搜索算法、相应的滑移算法。 对有碴轨道和无碴轨道车线耦合系统分别进行了仿真计算，并将仿真结果和试验结果进行了对比。通过对比分析，可以认为本文建立的车辆模型、有碴轨道结构模型、无碴轨道结构模型能够较好地反映车线系统的动力特性，仿真计算结果基本符合实际情况。 对客运专线曲线线路车线耦合系统动力学性能进行了系统性的仿真研究，分析了300km／h动力分散式动车组曲线线路耦合系统的动力学性能，得到了曲线线路耦合系统振动响应。 利用所建立的客运专线无碴轨道结构车线耦合系统仿真模型，对土质路基上的板式、双块式无碴轨道结构在300km／h动车组以200～350km／h的速度通过时的振动响应进行了仿真计算，并对仿真计算结果进行了系统的分析，比较了板式、双块式无碴轨道结构动力特性的异同，最后量化分析了有碴轨道、板式、双块式无碴轨道的弹性差异。
朱胜阳[4]2015年在《高速铁路无砟轨道结构伤损行为及其对动态性能的影响》文中研究说明由于高速铁路无砟轨道结构组成材料的多样性、运营环境和列车动荷载的复杂性,其结构损伤失效机理及其对轨道结构动态性能的影响机制非常复杂,而国内在此研究领域尚处于起步阶段,理论研究较少,因此探寻高速铁路无砟轨道结构损伤开裂机制与行为,揭示其对无砟轨道结构动态性能的影响规律与损伤控制限值,对完善我国高速铁路无砟轨道结构设计理论与养护维修技术,健全高速铁路运营安全保障体系意义重大。本论文在国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“高速铁路基础结构动态性能演变及服役安全基础研究(2013CB036200)”、“国家留学委员会基金”和“西南交通大学优秀博士论文培育项目”等基金项目的资助下,针对高速铁路无砟轨道结构损伤开裂行为及其对动态性能的影响与控制限值,开展了如下研究工作：1.详细论述了国内外对高速铁路无砟轨道主要结构部件的损伤失效行为、无砟轨道结构动态服役性能等问题的研究现状,明确了本文研究的方向和内容。2.建立了用于轮轨动力分析的扣件系统非线性动力学模型,它由弹性单元、分数导数粘弹性单元、非线性摩擦单元并联而成,能很好地反映扣件系统的频率和幅值依赖性特征；同时,通过扣件静刚度试验确定了扣件非线性动力学模型的相关参数。3.借助有限元软件二次开发语言建立了用于轮轨动力分析的高速铁路无砟轨道动力学模型,不但可以灵活地建立各类含损伤开裂等复杂的无砟轨道模型,同时还保证了无砟轨道动力计算结果的可靠性。4.基于车辆—轨道耦合动力学理论,建立了考虑扣件非线性和轨道结构损伤开裂行为的高速车辆—无砟轨道动力相互作用分析模型,编制了CVTDYNA仿真软件,并与SIMPACK计算结果及哈大高速客运专线现场试验结果进行了对比验证。5.详细讨论了扣件轨下胶垫依赖于载荷频率与幅值的非线性行为及其对轮轨系统振动特性的影响；基于非线性接触理论建立扣件弹条动力分析有限元模型,分析了弹条在钢轨有无波磨下的非线性振动特性及其与现场实测结果的对比,并研究了扣件的服役状态控制限值。结果表明：扣件刚度随着轨下胶垫位移幅值的增大而减小,随着频率的增大而增大；与传统扣件线性模型相比,采用扣件非线性模型计算得到的中低频轮轨力偏大,在研究预测车辆动荷载下轨下基础结构损伤失效行为时,计算结果将会更为安全；在列车动荷载下,钢轨出现波磨后的扣件弹条振动加速度可增大10倍；Vossloh扣件静刚度超过其设计值的30%时,建议及时进行维护。6.基于线弹性断裂力学理论,采用扩展有限元方法(XFEM)建立了无砟轨道结构裂纹动态行为模型,分析了车辆动荷载下板式轨道支承层横向贯通裂纹尖端应力强度因子的动态变化特性及统计特性,并探明了路基弹性模量、支承层裂纹长度、裂纹角度和摩擦系数对裂尖动态应力强度因子的影响。结果表明：在车辆动荷载下,支承层横向贯通裂纹出现以张开型模式为主、滑开型和撕开型并存的复合型受力模式,且叁种应力强度因子大小均服从正态分布；路基弹性模量的降低、裂纹长度的增大和裂纹开裂角度的减小可导致裂纹扩展速率的增大,从而加速结构的失效破坏。裂纹在一次列车动荷载作用下不会发生失稳扩展,但应注意其疲劳扩展导致支承层的断裂破坏。7.建立了考虑载荷作用下应变率变化效应的CA砂浆充填层的统计损伤本构模型,并通过试验验证了模型的合理性与正确性；将本构模型作为用户材料子程序UMAT嵌入有限元软件ABAQUS中,研究了车辆动荷载作用下无砟轨道CA砂浆层在不同服役状态下的损伤发展及动态性能的演变。结果表明：CA砂浆统计损伤本构模型能很好地描述由损伤发展导致的应变软化非线性特性；在车辆动荷载作用下,CA砂浆充填层表现出较强的率敏感性,应变率的增大会导致损伤发展速率的减小及动态强度的增大；CA砂浆层在较大的服役损伤状态下,虽然较大的应变率在一定程度上抑制了损伤的发展,但由于此时的强度较小,车辆动荷载仍可引起相对较大的损伤增量,且随着服役损伤的增大而非线性增大；CA砂浆层的动态压应变均随着服役状态的恶化而非线性增大,其动态压应力随着服役状态的恶化而非线性减小,但其作用范围在逐渐扩大。8.引入混凝土弹塑性损伤模型和内聚力理论模型来描述双块式道床板损伤力学行为及板式轨道层间粘结损伤开裂行为,研究了温度与车辆动荷载共同作用下道床板及板式轨道层间损伤特性与开裂行为,同时分析了结构损伤对动态性能的影响。结果表明：道床板在降温过程中产生损伤,受拉承载力下降,板式轨道两侧界面均出现损伤发展直至开裂现象；在升温过程中,道床板微裂纹由张开转向闭合状态,刚度出现恢复现象,但是损伤大小不变；车辆动荷载引起的切应力增大导致了板式轨道层间损伤的发展,而道床板损伤没有增加；道床板损伤可引起道床板位移和加速度幅值、支承层与基床表面动应力幅值的增大,板式轨道层间损伤可引起轨道结构整体性的明显下降,导致轨道板垂向振动位移和振动加速度明显增大、无砟轨道结构的动态服役性能恶化。9.针对板式无砟轨道最典型的砂浆充填层离缝或脱空损伤问题,考虑砂浆层脱空形式和主要结构力学参数的随机性,结合响应面法和砂浆层脱空时轮轨动力学计算获得了系统动力学响应与各输入随机变量的响应面函数关系式。以砂浆层脱空影响较为明显的轮重减载率、轨道板位移和加速度、砂浆层动压应力的放大系数作为控制指标,基于结构长期动态服役性能和可靠度思想提出了砂浆层脱空损伤评定等级和限值。主要结论有：在砂浆层横向完全脱空条件下,确定砂浆脱空损伤限值时的主要控制指标为砂浆脱空长度；将动力响应放大系数大于某个值的可靠概率为50%时的损伤状态评定为损伤Ⅰ级,以可靠概率为30%和10%时的损伤状态分别评定为损伤Ⅱ级和Ⅲ级；基于响应面函数的等高线确定了损伤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级下砂浆脱空长度的限值分别为0.60m、0.85m和1.05m。
林卫超[5]2016年在《钢弹簧浮置板道床力学特性研究》文中提出中国经济的腾飞和城镇化进程的加速在为人们带来现代化生活的同时,城市空间狭小、城市人口激增和人口流动加速等现象提出了新的城市交通课题。城市轨道交通是缓解城市交通拥堵的很好的方法,同时,对于人们的日常生活和生产活动来说,轨道交通所产生的噪声和振动都对其具有较大的负面影响。为了解决城市轨道交通的噪声问题,研制出了多种减震扣件和减震道床。在各种减震措施中,钢弹簧浮置板轨道能够有效的降低地铁列车的振动,减小噪声。本文联系实际,在借鉴现有研究成果的基础上,运用ANSYS有限元软件,建立了轨道-地基叁维实体模型,对钢弹簧浮置板轨道结构的隔振原理和力学特性进行了一系列的研究,其中主要内容包括:完成了钢弹簧浮置板轨道结构模态分析;给出了扣件刚度,浮置板密度、厚度,钢弹簧刚度、间距对浮置板模态的影响规律。而且通过进一步的分析,就列车通过时引发的振动沿轨道结构-隧道仰拱-土体的振动传播规律进行了仔细研究,并结合模态分析、谐响应分析、瞬态分析给出了钢弹簧浮置板轨道系统参数取值范围内的建议值。通过计算分析得出了结论。当扣件刚度增加时,浮置板的固有频率差值时0.05Hz;当浮置板轨道长度增加时,低阶的自振频率变化较小,高阶的振动频率有显着变化;浮置板轨道的自振频率随钢弹簧垂向刚度的增加而增加;钢弹簧的间距对钢弹簧前3阶自振频率的影响较小;浮置板轨道截面形式引起参振质量变大,道床下的钢弹簧的1阶固有频率减小;当地铁在运营时所产生的地面的振动在隧道线路中心线的正上方最大,距离增加则地表振动逐渐的减小。以上结论为今后钢弹簧浮置板轨道结构设计、施工和维护提供一定的依据。
徐鹏[6]2011年在《列车—轨道—路基耦合振动及地震条件下行车安全性分析》文中研究指明路基是铁路线路工程中薄弱和不稳定的环节。长期以来,列车运行条件下路基的动态沉降变形及服役安全性,一直受到工程界的广泛关注。随着高速铁路的迅速发展,高速度和高密度行车引发的轮轨系统的动力作用、行车的安全性和舒适性以及线路结构的运用安全性问题会越来越突出,而这在我国尚缺乏深入的理论研究。因此,列车、轨道、路基动态相互作用问题已成为高速铁路工程中的亟需开展的力学问题之一。此外,中国地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广,是一个地震灾害严重的国家。随着大规模建设高速铁路,并且许多高速铁路穿越多个地震带,地震发生时地震波会通过线路结构的传递而威胁行车安全。因此,地震条件下的行车安全性问题也是亟需开展的研究课题之一。本文针对列车-轨道-路基耦合振动问题和地震条件下行车安全性问题,开展了如下研究工作：1.对国内外在列车-轨道-路基动力相互作用问题和地震条件下铁路行车安全性问题方面的研究工作进行了简要的回顾,同时指出了值得借鉴之处和有待进一步研究的问题。2.以四轴机车车辆为例建立了车辆动力学模型,并参考相关文献给出了车辆各部件的运动方程。建立了有砟轨道、单元板式轨道、框架型板式轨道、纵连板式轨道、双块式无砟轨道、浮置板轨道和梯子形轨道的动力学模型和运动方程。3.建立了路基的叁维空间动力学模型,建模时采用动态子结构法,先根据系统的结构特点将其拆分成各子结构,然后对各子结构的叁维粘弹性体偏微分动力学方程采用Galerkin法进行离散化,接着利用位移协调条件,对各子结构的方程进行总装,最后得到了整体结构关于广义模态坐标的常微分振动方程。4.介绍了轮轨相互作用和轨道-路基相互作用原理、列车-轨道-路基的数值求解方法和列车-轨道-路基动力学仿真软件TTSDYNA,其中对轮轨相互作用原理进行了较详细的介绍,包括轮轨接触坐标系的定义及坐标变换、轮轨静态单点和两点接触几何关系、轮轨动态单点和两点接触几何关系、轮轨法向力和蠕滑力的计算。5.在不考虑路基参振的情况下,运用商业软件对车辆-轨道耦合动力学模型进行了验证,基于轮轨动态单点接触的车辆-轨道耦合动力学模型主要与SIMPACK软件验证。基于轮轨动态两点接触的车辆-轨道耦合动力学模型主要与ADAMS/Rail软件验证。6.对列车-有砟轨道-路基耦合系统的振动特性进行分析,并结合秦沈客运专线的实测结果进行了对比验证。对列车-无砟轨道-路基耦合系统的振动特性进行分析,并与京津城际铁路实测结果进行了对比验证。7.分析了有砟轨道与路基结构参数、无砟轨道与路基结构参数对车轨路耦合系统动力响应的影响规律,并对两种轨道结构的动力响应进行了对比。8.以纵连板式无砟轨道为例建立了地震下的列车-轨道-路基动力相互作用模型。接着,对直接法、拟静力位移法和大质量法这叁种常用的地震动输入方法进行了介绍,对列车-轨道-路基动力相互作用模型中地震动输入方法的适用性进行了分析。然后,基于直接法求解了列车-轨道-路基系统的地震动响应,并与相关文献的计算结果进行了对比,验证了直接法的正确性和可靠性。此外,在相同计算条件下,基于大质量法进行了地震动响应分析并与直接法的计算结果进行了对比,最后分析了轨道不平顺的影响。9.开展了地震条件下的行车安全性分析。首先,对分析中选取的典型输入地震波及规格化方法进行了介绍。接着,运用得到验证的地震作用下的列车-轨道-路基耦合动力学模型,分析了地震动强度和行车速度对地震动响应的影响规律,得出了列车的运行安全域。然后,开展了曲线线路条件下的地震动力响应分析。最后对地震时列车脱轨的主要形式进行了概述,并给出了地震中的两点接触和脱轨算例。10.叙述了单自由度隔震系统的隔震原理,同时借鉴日本建筑结构的横向隔震思路,参考实际工程中所使用的在垂向有良好隔振效果的浮置板轨道结构,提出了叁种板长的隔震轨道结构型式。接着,基于简化车辆-轨道模型对比分析了不同轨道结构的地震动传递率,还用简化模型分析了隔震轨道隔震器横向刚度和轨道板长度对地震动传递率的影响。其次,运用地震作用下完整的列车-轨道-路基耦合动力学空间模型,对不同轨道结构的地震动响应进行了对比分析。最后,针对铁路隔震轨道,分析了隔震器横向刚度和轨道板长度对地震动响应的影响,并推荐了铁路隔震轨道的结构参数。
赵健[7]2012年在《高架车站到发线框架梁式无砟轨道结构研究》文中研究说明我国客运专线铁路到发线多采用有砟轨道结构,与正线的无砟轨道接轨存在诸多多问题,如刚度过渡不均匀、养护维修多,影响线路运营等；如采用正线的无砟轨道结构型式,施工困难、成本又太高,因此应设计结构相对简易、经济可靠的到发线无砟轨道型式。到发线无砟轨道不仅综合了无砟轨道的技术特点及难点,而且涉及到许多与车站减振降噪、养护维修等相关的技术问题,是当今高速铁路及客运专线铁路建设急需解决的难题之一。本文就高速铁路高架车站到发线框架梁式无砟轨道设计方法进行了全面系统的研究,包括力学模型、计算方法、检算方法等,为框架梁式无砟轨道的设计提供了理论基础。本文的主要工作如下：(1)在系统总结和分析国内外无砟轨道的技术特点、设计方法及轨道动力学研究现状的基础上,针对高速铁路高架车站到发线无砟轨道结构设计问题,提出了以框架梁式无砟轨道为研究对象,以有限元方法为基础,以减小轨道受力、变形及车辆动力性能为目标的研究思路。(2)在充分考虑框架梁式无砟轨道系统结构特点、受力机理的基础上,建立了框架梁式无砟轨道静力分析模型和车辆—轨道耦合动力学分析模型,对车辆、钢轨、扣件、无砟轨道部件等进行了模拟,实现了无砟轨道静、动态设计,并对理论分析模型进行了验证。(3)分析了列车荷载、温度荷载、桥梁挠曲荷载的作用方式及对框架梁式无砟轨道结构受力和变形的影响,结果表明列车荷载对框架梁式无砟轨道结构受力影响最大,其次为垂向温度梯度荷载,再次为桥梁挠曲荷载,而纵向温度荷载梯度的影响最小得出了框架梁式无砟轨道荷载组合设计。(4)基于所建立的理论分析模型和荷载组合方式对框架梁式无砟轨道结构的框架梁合理长度进行了深入分析,5450型和6450型框架梁的底部和顶面纵向弯矩分布较合理,为最优长度取值。建议综合考虑静、动力学特性及技术、经济与整体性等方面的因素,确定最合理的长度取值。(5)对抗剪销+胶垫方案、L型支座+胶垫方案、抗剪销+CA砂浆叁种不同的框架梁式无砟轨道锚固方案进行了对比分析,静力计算结果表明抗剪销+五对胶垫方案最优、L型支座+五对胶垫方案次之、抗剪销+CA砂浆方案最差,动力计算结果表明叁种方案相差不大。(6)以抗剪销+胶垫结构方案为例,分析了胶垫刚度、砂浆弹性模量、扣件系统刚度对框架梁式无砟轨道结构受力及车辆运营的影响,通过不同参数取值下的受力对比分析,提出了胶垫刚度、砂浆弹性模量、扣件系统刚度相关参数的合理取值建议。(7)在深入分析框架梁式无砟轨道销钉受力原理和检算方法的基础上,对销钉的纵向和横向受力进行了检算,结合销钉位置对无砟轨道受力的影响分析,优化了销钉布置方式,提出了销钉结构的设置原则供框架梁式无砟轨道设计参考。本文建立的高速铁路高架车站到发线框架梁式无砟轨道设计方法比较完善,计算模型、方法正确,仿真分析结果可信,对我国高速铁路到发线无砟轨道结构设计具有重要的指导意义。
王娅娜[8]2006年在《浮置板轨道结构振动力学特性分析的研究》文中研究表明城市轨道交通是现代化的城市交通工具，近几年在我国发展迅速。与其他运输工具相比，城市轨道交通具有运量大、速度快、安全可靠、时间准等优点。但随着人们生活水平提高和环保意识的增强，城市轨道交通所产生的噪声、振动等环境问题，也开始被关注。降低城市轨道交通的噪声和减小振动，是使城市轨道交通可持续发展的关键之一。因此，研究城市轨道交通中的振动与噪声及其控制措施也就尤为重要和迫切。浮置板轨道作为近几年发展起来的新型减振轨道结构，在我国以及世界各国被广泛采用。本文参考现有浮置板轨道方面的文献资料，并以广州地铁所采用的橡胶支承浮置板式轨道结构为基础，利用大型多体动力学分析软件ADAMS软件建立车辆—浮置板轨道耦合系统的叁维仿真模型，并利用该软件对整个耦合系统进行了不同工况下的动力学计算，详细分析了浮置板轨道的动力学性能及其隔振效果。通过对仿真计算结果的分析、评价，根据实际所需得出了广州地铁橡胶支承块的刚度变化对减振效果的影响等具有实际意义的结果，为浮置板轨道的设计、施工及养护维修提出了合理的建议。
栗行[9]2017年在《减振型板式轨道振动特性理论及试验研究》文中指出在我国社会经济飞速发展的同时,人们越来越向往高水平、高质量的生活,对生活环境的便利性和舒适性的要求也越来越严格。因此,轨道振动问题日益突出。通常认为轨道刚度越小,轨道减振效果越好,但是一些研究结果并非如此,而是存在合理刚度值,刚度过大或者过小都会导致减振效果降低。本文认为设置一定刚度减振垫层的轨道结构对不同频段的减振效果有差异,存在特定的有效减振区间,减振垫层有效减振区间与列车荷载激励产生的轨道结构振动频域分布的重合程度影响了轨道结构的减振效果。不同线路运营条件下,轨道减振垫层的合理刚度取值不尽相同。本文针对橡胶浮置板轨道和减振型CRTSⅢ型无砟轨道两种减振型板式轨道形式的结构特点,建立有限元谱分析模型,施加在各频段上功率谱密度函数为常数的白噪声荷载,以橡胶减振垫层刚度为变量,计算轨道结构在各个频段上的振动响应,分析轨道结构振动在各频段上的分布情况,得到与橡胶减振垫层刚度对应的有效减振区间。根据响应轨道结构形式,建立车辆—轨道耦合振动模型,计算不同列车速度下,采用不同刚度橡胶减振垫层的轨道振动响应,对比谱分析结果,发现在线路条件一定的情况下,列车速度是轨道振动频域分布的主要影响因素,列车荷载引起的轨道振动在频域上的主要分布区间与轨道有效减振区间重合程度好的情况下,轨道减振效果好。对于新型橡胶隔振器浮置板轨道,为了检验其减振结构设计的合理性,科学评价橡胶隔振器的减振性能,明确该轨道结构固有频率及有效减振区间的频域分布,结合我国轨道条件及相关规范,进行了落轴试验。试验结果表明,浮置板轨道减振效果明显,浮置板轨道顶升前后振动平均减少23.13dB;浮置板轨道主要减振区间位于中心频率63Hz附近,固有频率在10Hz附近;通过MATLAB编程识别轨道振动参数,浮置板轨道一阶频率9.77Hz,一阶阻尼比4.91%;二阶频率22.10Hz,二阶阻尼比5.39%;叁阶频率31.98Hz,叁阶阻尼比4.34%。同有限元计算结果对比,采用白噪声荷载激励轨道结构可以反映轨道实际振动特性。
赫丹[10]2009年在《客运专线无碴轨道高速列车走行安全性分析理论与应用研究》文中进行了进一步梳理无碴轨道是高速铁路轨道结构的发展方向,我国正在大力兴建以成区段铺设无碴轨道为主的客运专线。虽然我国针对无碴轨道进行了大量的理论和试验研究,但客运专线无碴轨道建设仍缺乏成熟经验,主要依靠引进国外无碴轨道技术。如何理解、消化和吸收国外无碴轨道技术,并对其进行再创新,最终实现洋为中用就成了当务之急。尤其重要的是,如何从理论上确保高速列车在客运专线无碴轨道上走行时有较高的安全度,如何通过理论分析得到的结论来指导无碴轨道的设计、施工和运营。因此,通过理论研究解决上述问题将具有重要的理论价值和社会、经济意义。本论文取得了如下主要研究成果：1.提出了高速列车—无碴轨道时变系统空间振动分析理论,其主要内容包括：(1)基于横向有限条与板段单元法,建立了无碴轨道结构空间振动分析模型,推导了无碴轨道空间振动总势能；(2)将高速列车及无碴轨道视为一个整体系统,考虑车轮悬浮、轮轨位移衔接条件及轮轨“游间”的影响,采用弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的“对号入座”法则,建立了高速列车—无碴轨道时变系统空间振动方程；(3)以高速列车构架蛇行波为此系统横向振动激振源,以轨道竖向不平顺为此系统竖向振动激振源,利用Wilson-θ数值积分法求解方程；(4)基于Fortran PowerStation 4.0平台,采用Fortran语言编制了相应的计算机程序。2.计算了高速列车—无碴轨道时变系统空间振动响应,通过与实测结果的比较,以及对计算得到的系统振动响应波形图及量值的分析,证明了本文所建立的无碴轨道结构空间振动分析模型及程序的正确性与可靠性。3.通过大量分析系统动力学参数对高速列车—无碴轨道时变系统空间振动响应的影响规律,提出了无碴轨道结构设计参数建议取值范围。其中,提出了水泥沥青砂浆应具有较高强度、较低弹性模量的新观点,为我国板式无碴轨道结构用水泥沥青砂浆的研发指出了技术方向。根据本文提出的参数值,由中南大学研发的水泥沥青砂浆材料已成功应用于武广客运专线5 km长的板式无碴轨道试验段。4.基于列车脱轨能量随机分析理论,进行了高速列车在无碴轨道上的脱轨全过程计算机仿真,首次算出了高速列车脱轨全过程振动响应,并确定了高速列车—无碴轨道时变系统横向振动极限抗力作功σc与车速V的关系；针对我国客运专线典型无碴轨道结构,分析了高速列车在设计车速以内在无碴轨道上的走行安全性,并计算了其安全度。5.基于列车脱轨能量随机分析理论,提出了列车—轨道系统横向振动失稳临界车速概念及其计算方法,并首次计算了车轨系统横向振动失稳临界车速和具有安全系数K的车轨系统容许极限车速。6.建立了横风—列车—轨道时变系统空间振动分析方法,研究了横风对高速列车—无碴轨道时变系统空间振动响应的影响规律,分析了横风作用对高速列车在无碴轨道上走行安全性的影响,模拟了横风作用下高速列车的脱轨全过程,得出了控制高速列车脱轨的临界风速值。
参考文献：
[1]. 浮置板式轨道结构理论与仿真计算分析及试验研究[D]. 姚京川. 铁道部科学研究院. 2003
[2]. 高速列车—轨道叁维刚柔耦合动力学研究[D]. 凌亮. 西南交通大学. 2015
[3]. 客运专线曲线线路车线耦合系统动力学性能与无碴轨道结构振动响应的仿真研究[D]. 宣言. 铁道部科学研究院. 2005
[4]. 高速铁路无砟轨道结构伤损行为及其对动态性能的影响[D]. 朱胜阳. 西南交通大学. 2015
[5]. 钢弹簧浮置板道床力学特性研究[D]. 林卫超. 华东交通大学. 2016
[6]. 列车—轨道—路基耦合振动及地震条件下行车安全性分析[D]. 徐鹏. 西南交通大学. 2011
[7]. 高架车站到发线框架梁式无砟轨道结构研究[D]. 赵健. 西南交通大学. 2012
[8]. 浮置板轨道结构振动力学特性分析的研究[D]. 王娅娜. 北京交通大学. 2006
[9]. 减振型板式轨道振动特性理论及试验研究[D]. 栗行. 西南交通大学. 2017
[10]. 客运专线无碴轨道高速列车走行安全性分析理论与应用研究[D]. 赫丹. 中南大学. 2009
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