100％低地板车辆通过钢轨焊缝区轮轨垂向动力作用分析

摘要

100％低地板轻轨车辆由于其运能适中，绿色环保，投资较低，舒适性强，外观漂亮等特点逐渐成为城市轨道交通的重要组成部分。然而，随着100％低地板轻轨车辆轴重的减小，轻轨车辆通过焊接接头区时轮重减载情况加重甚至出现轮轨脱离现象，危害车辆行车安全。本文分析研究了轻轨线路焊缝不平顺激扰对100％低地板轻轨车辆轮轨相互作用的影响以及焊缝不平顺参数的安全阈值，对改善轮轨动力响应性能以及减少钢轨焊接接头的养护维修量，均具有一定的现实意义。
　　本文首先回顾总结了低地板轻轨车辆动力学以及钢轨焊接接头的研究进展与现状，并基于车辆—轨道耦合动力学理论，结合100％低地板轻轨车辆独特的结构特点，建立了100％低地板轻轨车辆—轨道垂向耦合动力学模型。运用该模型计算分析了100％低地板轻轨车辆通过凹型和凸型钢轨焊接接头时各轮对轮轨相互作用。结果表明:在焊缝不平顺激扰下，轮轨相互作用出现剧烈变化，钢轨焊接接头恶劣区域甚至会出现轮轨脱离现象，且各轮对在不平顺激扰下的轮轨动力响应基本相同。
　　之后研究分析了凹型焊缝不平顺激扰下，轨道系统参数对100％低地板轻轨车辆轮轨相互作用的影响。针对本文计算工况，结果表明:在焊缝不平顺激扰作用下，车辆在T50轨下的轮轨相互作用优于T60轨和59R2槽型轨，而T60轨和59R2槽型轨下的轮轨动力响应基本相同。钢轨间距的增大能有效减小轮轨相互作用，提高车辆运行安全性能。轨下胶垫阻尼和刚度对轮轨相互作用的影响也很大:胶垫刚度过大时会恶化轮轨动力学性能，甚至造成轮轨脱离，但胶垫刚度较小又会引起钢轨位移过大;胶垫阻尼的减小会引起轮轨垂向力、钢轨—轨枕支座反力以及轮对振动加速度的减小，但会使钢轨位移增大以及各轮轨响应衰减变慢。弹性支承块式无砟轨道的轮轨动力学响应优于有砟轨道和长枕埋入式轨道。
　　最后进一步计算分析了焊缝不平顺短波波长及波深对轮轨相互作用的影响，得出100％低地板轻轨线路钢轨焊缝不平顺波长和波深的安全阈值。结果表明:随着焊缝不平顺短波波深的增大以及短波波长的减小，轮轨相互作用加剧。在本文计算条件下，对于凹型焊缝不平顺，钢轨焊缝不平顺短波波深的安全阈值最大为0.45mm，对于凸型焊缝不平顺，钢轨焊缝不平顺短波波深的安全阈值最大为0.26mm;应严格控制短波波长在0.35m的以下的焊缝不平顺出现，且在钢轨焊接接头打磨时，建议将短波波长打磨至0.5m以上。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外低地板轻轨车辆发展及研究现状

1．2．1 国外低地板轻轨车辆发展现状

1．2．2 国内低地板轻轨车辆发展现状

1．2．3 国内外低地板轻轨车辆研究现状

1．3 国内外焊接接头研究现状

1．4 论文主要工作

第2章 100％低地板轻轨车辆—轨道垂向耦合动力学模型及主要性能评判指标

2．1 车辆—轨道耦合动力学模型

2．1．1 车辆子系统模型

2．1．2 轨道子系统模型

2．1．3 轮轨相互作用关系

2．1．4 数值计算方法

2．2 轮轨动力性能主要评判指标

2．2．1 轮轨垂向力

2．2．2 轮重减载率

2．3 本章小结

第3章 100％低地板轻轨车辆通过钢轨焊接接头时的轮轨动力响应分析

3．1 动力学仿真计算条件

3．1．1 车辆子系统模型参数

3．1．2 轨道子系统模型参数

3．1．3 焊接接头位置

3．2 钢轨焊缝不平顺激扰数学模型

3．2．1 凹型焊缝不平顺激扰数学模型

3．2．2 凸型焊缝不平顺激扰数学模型

3．3 钢轨焊缝不平顺激扰下100％低地板车辆轮轨相互作用

3．3．1 凹型焊缝不平顺激扰下轮轨相互作用

3．3．2 凸型焊缝不平顺激扰下轮轨相互作用

3．4 本章小结

第4章 轨道系统参数对钢轨焊缝区轮轨动力响应的影响分析

4．1 钢轨类型的影响

4．2 轨枕间距的影响

4．3 轨下胶垫刚度的影响

4．4 轨下胶垫阻尼的影响

4．5 不同轨道结构形式的影响

4．6 本章小结

第5章 100％低地板轻轨线路钢轨焊缝不平顺参数影响分析

5．1 焊缝不平顺波长的影响

5．1．1 凹型焊缝不平顺

5．1．2 凸型焊缝不平顺

5．2 焊缝不平顺波深的影响

5．2．1 凹型焊缝不平顺

5．2．2 凸型焊缝不平顺

5．3 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及参加的科研项目