城市轨道交通快线线形参数及线路车辆动力响应研究

摘要

随着城市人口的不断增长和空间的不断外拓，城市轨道交通出行距离增大且出行需求多样化，人民对城市轨道交通的速度要求不断提高，最高设计速度为80～100km/h的地铁线路已经不能满足一些城市轨道交通的功能需求。开行速度等级更高、舒适性更好、承载能力更强的城市轨道交通快线十分必要。国内一些城市都在建或规划有最高运行速度大于100km/h城市轨道交通快线。
　　目前我国城市轨道交通快线规范及标准欠缺，当前地铁设计规范已不适用于最高设计速度大于100km/h的城市轨道交通快线，有必要对其线形参数等进行研究。
　　本文主要研究工作如下:
　　1.在研究国内外城市轨道交通快线发展历程和现状的基础上，分析适合我国城市轨道交通快线的系统制式、最高设计速度、供电制式和车型等主要技术参数。
　　2.结合主要技术参数，研究分析国内与城市轨道交通快线相关的地铁、客运专线铁路、城际铁路和客货共线铁路的线形参数确定方法，对城市轨道交通快线的线形参数进行研究计算，提出相应的取值范围，为动力学仿真提供依据。
　　3.结合所选车辆及其他建模参数，运用车线动力学仿真软件SIMPACK，建立适合城市轨道交通快线的仿真模型，并选取相应动力学评价指标。
　　4.针对之前提出的城市轨道交通快线的曲线半径、缓和曲线长度、竖曲线半径和坡段长度等线形参数，利用上文建立的仿真模型，设置不同工况进行动力学仿真。分析车体的轮轨作用力、安全性和平稳性等动力学指标，运用相应评价指标对上文提出的线形参数给予评价及优化建议。
　　本文主要研究成果如下:
　　1.我国城市轨道交通快线适合钢轮/钢轨系统，设计最高运行速度的合适范围是120～160km/h，当最高运行速度为160km/h时，建议采用CHR6车辆。
　　2.在采用CRH6车辆，运行速度为160km/h的情况下，建议城市轨道交通快线线形参数取值如下。最大曲线超高一般情况下取140mm，困难情况下取150mm;曲线地段最大欠超高一般情况下取75mm，特殊情况下取90mm;最小曲线半径一般情况下取1500m，困难条件下不宜低于1300m;当最小曲线半径为1500m时，缓和曲线长度的最小值取300m;最大坡度一般情况下取20‰，困难情况下取30‰;最小坡段长取250m;最小竖曲线半径一般情况下取15000m，困难情况下取5000m。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 选题背景和意义

1．1．1 选题背景

1．1．2 选题意义

1．2 研究现状

1．2．1 城市轨道交通快线概况

1．2．2 城市轨道交通快线研究现状

1．2．3 车辆线路动力学研究

1．3 研究内容与方法

2 制式及选型研究

2．1 系统制式的选择

2．1．1 选择原则

2．1．2 制式比较分析

2．2 最高运行速度

2．3 供电制式

2．3．1 供电制式类型及主要特点

2．3．2 供电制式选择

2．4 车辆选型

2．4．1 选型原则

2．4．2 城市轨道交通快线车辆选取

2．4．3 CRH6车辆介绍

2．5 小结

3 线形参数研究

3．1 曲线地段超高

3．1．1 超高设置

3．1．2 最大超高允许值

3．1．3 未被平衡横向加速度及欠、过超高允许值

3．1．4 小半径曲线限速

3．2 最小曲线半径

3．3 缓和曲线长度

3．4 最大坡度

3．5 竖曲线

3．6 最小坡段长度

3．7 小结

4 车辆-线路动力学模型及评价指标

4．1 基本知识介绍

4．1．1 多体系统运动方程理论

4．1．2 车辆线路系统简化

4．1．3 建模流程

4．2 车辆模型

4．2．1 基本假定与自由度

4．2．2 车辆参数选取

4．3 线路模型

4．3．1 线路几何线形

4．3．2 线路平顺性

4．4 轮轨模型

4．5 动力学模型验证

4．5．1 初始名义力计算

4．5．2 与其他计算模型对比

4．6 动力学性能评价指标

4．6．1 安全性评价指标

4．6．2 平稳性评价指标

4．6．3 轮轨作用力评价标准

4．7 小结

5 线形参数动力学仿真研究

5．1 曲线半径的研究

5．1．1 模拟工况

5．1．2 结果分析

5．2 缓和曲线长度的研究

5．2．1 模拟工况

5．2．2 结果分析

5．3 竖曲线半径的研究

5．3．1 模拟工况

5．3．2 结果分析

5．4 最小坡段长度的研究

5．4．1 模拟工况

5．4．2 结果分析

5．4 小结

6 结论与展望

参考文献

作者简历及攻读硕士／博士学位期间取得的研究成果

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