轮轨作用力对高速铁路车桥耦合的影响

摘要

随着现代列车速度的不断提高，桥梁结构在铁路线路中的大量使用，高速铁路车桥耦合振动问题的研究就变得越来越重要。因此，车桥动力学问题也越来越受到学术界关注，有必要对列车过桥的车桥耦合振动问题进行分析。
　　 本文在对国内外车桥动力相互作用问题的发展历史和研究现状进行综述的基础上，运用车辆、桥梁耦合系统的思想，研究了轨道与列车之间的相互作用及其对车桥耦合系统的影响。主要研究内容包括：
　　 根据轮轨接触几何关系搜索轮轨的接触点。优化了求解接触点的过程。分别求出车轮踏面及轨道踏面的解析表达式，克服了前人利用CAD导入图形进行离散并插值的方法的精度不够的缺点，本文的方法更为简洁更为精确。
　　 本文的另一个重点在于改进了轮轨接触力的耦合计算模式。轮轨的横向耦合受赫兹力变化的影响比较明显，本文在编制程序时，对左右侧赫兹力分别求解，并且根据几何关系分别进行投影，用迭代法来确定轮轨力。这样便使得轮轨力对车桥耦合的影响凸现出来了，主要表现在：(1)、左右侧赫兹力横向合力对车桥的横向耦合起主要作用，左侧赫兹力在横向的分量方向向右，右侧赫兹力在横向的分量方向向左。当轮对向左横移超过2mm的时候，左右侧横向合力向右，使轮对趋于平衡位置。当轮对向右横移超过2mm的时候，左右侧横向合力向左，使轮对趋于平衡位置。(2)、蠕滑力的方向取决于轮对横移速度方向，蠕滑力的方向与速度方向相反，起到阻碍轮对横移的作用，使轮对趋于平衡位置，进而影响到车桥的耦合。
　　 蠕滑力的大小受赫兹力的影响，而蠕滑力又影响轮对的速度，继而影响轮对的位移，而轮对的位移直接影响赫兹力，使轮对趋于平衡位置，这就是轮轨力对车桥耦合的影响机制。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2车辆与结构动力相互作用研究的历史回顾

1.2.1国外的研究现状

1.2.2国内的研究现状

1.3车桥耦合振动的激励源

1.4本文的主要内容及方法

第二章 轨道结构类型及其受力分析

2.1轨道结构的分类及其振动和噪声特点

2.1.1有碴轨道和无碴轨道结构

2.1.2无碴轨道结构的振动和噪声特点

2.2板式轨道的受力

2.3轨道的沉降对轮轨力与耦合系统的相互作用的影响

第三章 车-桥相互作用中的轮轨接触几何关系

3.1轮轨接触几何参数和接触状态

3.1.1我国铁路车轮踏面和轨道截面类型及作用

3.2轮轨接触几何关系的计算方法和流程

3.2.1迹线法计算轮轨接触关系几何参数

3.3计算结果

第四章 轮轨接触力的耦合计算及分析

4.1轮轨接触力

4.1.1轮轨法向力的计算

4.1.2 Hertz接触力

4.2轮轨切向蠕滑力的计算

4.2.1轮轨蠕滑力

4.3计算结果及轮轨力对耦合的影响分析

第五章 车-桥耦合振动方程的求解

5.1车桥耦合基本方程

5.2车桥耦合系统求解的数值积分方法

5.2.1 Newmark-β法

5.3车桥耦合系统的计算思路

第六章车桥耦合振动分析算例

6.1 引言

6.2选取模型

6.3不同参量对轮轨耦合的影响

第七章全文总结与工作展望

7.1全文总结

7.2本文研究工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢