铁路桥上列车的走行安全性与舒适性研究

摘要

随着列车速度的提高,列车对桥梁的动力冲击作用会加大,引起桥梁结构的振动;桥梁的振动又会对在其上运行的车辆的振动产生影响。车桥系统的这种耦合振动对车辆的安全运行和桥梁结构的正常使用有着重要影响。本文对列车在不同车速通过桥梁时,车辆和桥梁系统的振动响应,以及桥上列车走行安全性和舒适性等问题进行研究,主要工作和研究成果如下:
　　 1、在进行大量文献综述的基础上,阐述了高速列车作用下列车桥梁系统耦合振动问题的国内外研究现状和存在的问题。
　　 2、建立了列车.桥梁耦合系统的空间振动模型。运用有限单元法,分别建立了多体车辆系统的振动方程和桥梁系统的振动方程。在考虑轨道的不平顺情况下,根据车辆.桥梁之间的连接条件,将车辆系统和桥梁系统的振动方程进行耦合,建立了列车-桥梁耦合系统的振动方程。
　　 3、分析了桥上列车走行安全性和舒适性的相关标准值,探讨了影响桥上列车走行安全性的桥梁横向刚度限值问题。
　　 4、对列车在嘉陵江大桥上走行性进行了分析和计算。选取三跨连续梁桥,用FORTRAN语言编制计算程序,计算了桥梁和车辆的振动响应,绘制了不同速度下车辆和桥梁的时程曲线图;并对车辆运行的安全性和舒适性指标进行了计算和检验。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 列车一桥梁振动研究现状

1.2.2 列车走行性研究现状

1.3 本文的主要研究内容:

第二章 列车一桥梁时变系统空间振动分析模型

2.1 列车-桥梁时变系统振动分析模型及单元划分

2.2 车辆多体系统空间振动分析模型

2.2.1 基本假设

2.2.2 计算弹簧阻尼单元的伸缩量

2.2.3 计算车辆多体系统的质量矩阵

2.2.4 计算车辆多体系统的阻尼矩阵及刚度矩阵

2.2.5 建立车辆系统空间振动微分方程

2.3 桥梁空间振动分析模型

2.3.1 建立局部坐标下和整体坐标下的桥梁单元振动方程

2.3.2 桥梁整体运动方程的建立

2.4列车-桥梁时变系统空间振动方程的建立

2.4.1 车辆与桥梁之间的连接条件

2.4.2 建立列车-桥梁空间振动方程

2.5 本章小结

第三章 列车-桥梁时变系统空间振动方程的求解与编程

3.1 逐步积分方法

3.1.1 逐步积分法的优劣性

3.1.2 目前常用的时域逐步积分法及数值分析

3.2 列车桥梁时变系统编程

3.2.1 Fortran语言简介

3.2.2 Fortran语言程序分析流程图

3.2.3 用Fortran语言主体结构及实现过程

第四章 铁路桥上列车走行安全性与舒适性分析

4.1 铁路桥梁列车走行安全性分析

4.1.1 脱轨系数以及轮重减载率

4.1.2 铁路桥梁横向刚度行车安全限值

4.2 铁路桥上列车走行舒适性

4.2.1 车体加速度幅值准则

4.2.2 舒适度(平稳性)指标

4.3 本章小结

第五章 车-桥系统振动响应与列车走行性分析实例

5.1 工程背景

5.2 车辆和桥梁振动的振动响应

5.2.1 车辆和桥梁的时程曲线图

5.2.2 连续梁桥边跨跨中以及跨中振动响应计算结果比较分析

5.3 安全性和舒适性分析

5.3.1 安全性分析

5.3.2 舒适性分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 后续工作展望

参考文献

附录1

致谢

攻读学位期间主要的研究成果