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基于动力学分析的市域轨道交通曲线参数标准研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 论文研究意义

1.1.1 市域轨道交通线路特点

1.1.2 国内外市域轨道交通发展概况

1.1.3 论文选题的意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究内容及主要创新点

1.3.1 研究方法及内容

1.3.2 主要创新点

第二章 市域轨道交通车-线动力学仿真模型

2.1 主要动力学软件简介及SIMPACK的特点

2.1.1 主要动力学软件简介

2.1.2 SIMPACK软件的特色

2.2 市域轨道交通车辆特点及模型拓扑结构

2.2.1 市域轨道交通车辆特点

2.2.1 市域轨道交通车辆模型组成及拓扑结构

2.3 系统坐标系及要素

2.3.1 系统坐标系

2.3.2 系统模型要素

2.4 车辆-线路系统模型的建立

2.4.1 车辆模型的建立

2.4.2 轮轨模型的建立

2.4.3 线路模型的建立

2.5 车-线模型的验证

2.5.1 名义力的验证

2.5.2 列车临界速度的验证

第三章 市域轨道交通线路曲线参数影响因素分析

3.1 最小曲线半径的影响因素及其取值范围

3.1.1 最小曲线半径的计算条件

3.1.2 曲线超高的设置及其允许值

3.2 缓和曲线的影响因素

3.2.1 缓和曲线线型的选择

3.2.2 缓和曲线长度计算条件

3.2.3 最小缓和曲线长的计算

3.2.4 缓和曲线长度的影响因素及取值范围

3.3 竖曲线半径的影响因素

3.3.1 竖曲线计算条件

3.3.2 竖曲线半径的影响因素及取值范围

第四章 市域轨道交通平曲线参数对车线动力学的影响

4.1 圆曲线计算参数与车.线动力学性能指标

4.1.1 圆曲线计算参数与计算条件

4.1.2 车-线动力学性能指标评价标准

4.2 圆曲线参数对列车运行性能的影响

4.2.1 曲线半径对列车运行性能的影响

4.2.2 曲线实设超高对列车运行性能的影响

4.3 未被平衡超高对列车运行性能的影响

4.3.1 未被平衡超高形式对列车运行性能的影响

4.3.2 未被平衡超高对车—线动力学性能的影响规律

4.4 轨道随机不平顺对列车运行性能的影响

4.4.1 轨道处于随机不平顺状态下各评价指标的变化规律

4.4.2 轨道处于随机不平顺状态下车体未被平衡离心加速度的变化规律

4.4.3 车体未被平衡离心加速度与欠超高的关系模型

4.5 平面最小圆曲线半径的推荐值

第五章 缓和曲线长度的研究

5.1 缓和曲线长度对列车运行性能的影响

5.2 超高时变率对列车运行性能的影响

5.3 欠超高时变率对列车运行性能的影响

5.4 轨道随机不平顺对列车运行性能的影响

5.3.1 轨道随机不平顺时超高时变率对未被平衡离心加速度的影响

5.3.2 轨道随机不平顺时欠超高时变率对未被平衡离心加速度的影响

5.5 缓和曲线长度的推荐值

第六章 竖曲线半径的研究

6.1 竖曲线计算参数设置及车-线动力学评价指标

6.2 坡度差对车-线动力学的影响

6.3 竖曲线半径及形式对车-线的动力学的影响

6.4 轨道随机不平顺对车-线动力学的影响

6.5 竖曲线半径的推荐值

结论与展望

致谢

参考文献

附录

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摘要

随着经济的发展,我国一些大城市开始重视卫星城的发展,城市规模越来越大,人们的出行频率和出行距离也随之增加,城市轨道交通功能也应与之匹配,市域轨道交通概念随即被提出。市域轨道交通的功能是满足都市圈外围组团或卫星城与城市核心区的交通出行需求。目前,在国内北京、上海、广州等城市轨道交通线网中已出现具有市域轨道交通功能的线路。但我国目前还没有针对市域轨道交通的设计规范,而线路曲线参数对轨道交通线路的造价、列车运行安全性和舒适性等有很大的影响,因此需要针对性的研究分析。
   传统铁路线路曲线参数理论研究方法主要从静力学的角度进行考虑,以车—线耦合动力学为基础的动力学仿真分析则考虑了车辆结构的减振、轨道的不平顺及轮轨间的相互作用等因素,更接近实际状况,能更准确地反映线路曲线参数对列车运行性能的影响,继而得到更合理的市域轨道交通线路曲线设计参数。
   本文先从理论上分析了影响最小圆曲线半径、缓和曲线长、竖曲线半径的主要因素及其取值范围。然后,建立合理的市域轨道交通车—线耦合动力学模型,给出了列车运行性能的评价指标,计算并分析了列车在轨道处于理论状态和随机不平顺状态下,各评价指标随曲线参数的变化规律及控制性因素。
   最后得出以下结论:市域轨道交通线路最小圆曲线半径主要受未被平衡超高的影响;在实设超高一定的条件下,缓和曲线长主要由超高时变率确定;竖曲线半径主要受垂向加速度控制。最后结合仿真数据和理论分析,给出了市域轨道交通线路最小圆曲线半径、缓和曲线长、竖曲线半径在一般及困难条件下的推荐值。

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