采煤沉陷区轨道不平顺及对行车速度影响的研究

摘要

列车脱轨是影响铁路安全运营的一个重要因素，自铁路诞生以来，就一直是学术界的一个热门课题。引起列车脱轨的原因主要是轨道不平顺性发生改变，即超过了列车脱轨的不平顺限值。同时，铁路运输作为矿区最重要的交通运输方式，其安全性对煤矿运输具有重要的意义。地下开采导致地表产生各种复杂的变形，并通过路基传递给轨道，导致轨道的各种不平顺指标发生改变，可能对行车安全造成影响。 为了得到采煤沉陷区轨道的不平顺特征，以及行车速度与不平顺限值的对应关系，本文以数值模拟手段为主、监测手段为辅进行研究。首先，本文利用ABAQUS软件建立采动沉陷计算模型，得到地表土随工作面推进而产生的变形特征，作为本文研究的基础。然后，通过选取并整理某三个矿区的轨道动态下沉监测数据，分析轨道在采动中及采动后的下沉速率变化特征；采用数值模拟手段，建立土—路基—轨道三维有限元模型，通过改变轨道与采煤工作面的夹角以及工作面推进距离，得到轨道水平变形曲线，并利用OriginPro软件的余弦函数进行拟合，分析幅值、频率、初相位的变化规律，得出夹角越小，轨道水平变形值越小且变化越稳定。最后，建立轨道—列车动力有限元模型，通过改变车速以及轨道下沉值和水平变形值，计算脱轨系数和轮重减载率，得到一组车速和轨道高低、轨向不平顺限值之间的对应关系，从而为矿区的铁路线路维护提供理论依据。

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致 谢

摘 要

Abstract

Contents

图清单

List of Figures

表清单

List of Tables

变量注释表

List of Variables

1 绪论

1 Introduction

1.1 问题的提出（Propose Question）

1.2 研究的目的和意义（Research Objective and Significance）

1.3 国内外研究现状（Current Research Situation）

1.3.1 列车脱轨分类

1.3.2 列车脱轨机理研究

1.3.3 轨道不平顺研究

1.3.4 尚待研究的问题

1.4 研究内容、方法、技术路线（Research Contents、Technique Roads

1.4.1 研究内容

1.4.2 研究方法、技术路线

2 采煤沉陷区地表土变形特性研究

2 Study on Deformation Characteristics of Ground

2.1.1 本构模型

2.1.2 模型建立及边界条件

2.1.3 计算参数

2.1.4 地应力平衡

2.2 计算结果分析（Analysis of Calculation Results）

2.3 本章小结（Chapter Summary）

3 采煤沉陷区轨道不平顺变化特征研究

3 Study on the Characteristics of Track Irregulari

3.1 轨道下沉速率变化特征（Characteristics of Sinkinging Rate

3.1.1 轨道下沉速率监测

3.1.2 轨道下沉速率特征总结

3.2 轨道水平变形特征（Characteristics of Horizontal Deforma

3.2.1 数值模型的建立

3.2.2 模型参数

3.2.3 计算结果分析

3.3 本章小结（Chapter Summary）

4 采煤沉陷区轨道不平顺对行车速度的影响

4 The Influence of Track Irregularity on Driving S

4.1 列车—轨道有限元模型的建立（The Establishment of a Finite El

4.1.1 ABAQUS分析模块的选择

4.1.2 模型基本假设及简化

4.1.3 模型参数及建模过程

4.1.4 轨道不平顺的施加方式

4.2 计算方案（Calculation Scheme）

4.3.1 施加高低不平顺

4.3.2 施加高低—轨向复合不平顺

4.4 本章小结（Chapter Summary）

5 结论与展望

5 Conclusions and Expectation

5.1 主要结论（Conclusions）

5.2 展望（Expectation）

参考文献

References

作者简历

学位论文原创性声明

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