既有线提速路涵过渡段刚度平稳过渡研究

摘要

本文给出了路涵过渡段的定义，指出了现行路涵过渡段中存在的问题，并较为系统的总结了国内外车辆—轨道耦合动力学的研究概况以及过渡段的处理方案。 从系统动力学的角度出发，根据车辆轨道耦合动力学建模的一股原则和简化计算的假设，建立了有碴轨道车辆—轨道垂向耦合动力学分析模型，其中包括车辆模型、钢轨模型、轨枕—道床模型以及轮轨耦合关系模型。并且自行编制了仿真计算程序，采用新型显示积分法对系统耦合振动微分方程进行求解。 介绍了国内外常用的轨道不平顺数值模拟方法的模拟原理和步骤，采用计算机仿真程序模拟出三角级数法生成的美国六级轨道不平顺谱时域样本，并以此作为车辆—轨道垂向动力学模型的输入激励，通过数值仿真得出系统的时间响应历程。 利用车辆—轨道耦合动力学系统模型及计算仿真程序，考虑既有线路涵过渡段的实际情况，确定了路涵过渡段问题的计算条件和分析内容，对不同运行工况下的路涵过渡段进行动力响应分析，得出了各工况下车辆、轨道动力性能的各种动力效应。

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致谢

1绪论

1.1引言

1.2国内外研究概况及过渡段处理方案

1.2.1国内外车辆—轨道系统动力学理论研究概况

1.2.2国内外路桥过渡段的处理方法

1.3本文的主要研究工作

2车辆—轨道垂向耦合动力学分析模型

2.1车辆—轨道垂向耦合动力学模型

2.1.1车辆—轨道耦合系统建模的一般原则

2.1.2车辆—轨道垂向耦合动力学模型建模假设

2.1.3车辆—轨道垂向耦合动力学模型

2.2车辆—轨道振动微分方程

2.2.1铁道车辆振动微分方程

2.2.2钢轨振动微分方程

2.2.3轨枕、道床振动微分方程

2.3车辆—轨道垂向耦合关系

3车辆—轨道垂向耦合系统振动微分方程数值积分法

3.1新型显式快速积分法

3.2车辆、钢轨及轨枕、道床子系统积分递推公式

3.3程序流程图

4轨道随机不平顺数值模拟

4.1列车振动荷载产生的机理及分类

4.1.1车轮因素产生列车振动荷载的机理

4.1.2轨道不平顺产生的列车振动荷载机理

4.2轨道随机不平顺的分类

4.2.1轨道不平顺的分类

4.3国内外轨道不平顺功率谱

4.3.1美国轨道谱

4.3.2德国高速轨道谱

4.3.3中国干线轨道谱

4.3.4轨道不平顺波长分析范围

4.4轨道不平顺的数值模拟

4.4.1 二次滤波法

4.4.2白噪声滤波法

4.4.3三角级数法

4.4.4逆Fourier变换法(IFFT)

4.4.5模拟方法的比较

4.5轨道随机不平顺空间样本

5路涵过渡段动力响应计算内容和计算参数

5.1路涵过渡段动力响应计算条件

5.2计算参数选取

5.2.1钢轨计算长度的确定

5.2.2车辆、轨道计算参数

5.2.3新型显示快速积分法算法参数的确定

5.3路涵过渡段动力响应计算内容

6路涵过渡段动力响应分析

6.1净宽3米涵洞的动力响应分析

6.1.1列车运行速度v=160km/h动力响应分析

6.1.2列车运行速度v=200km/h动力响应计算分析

6.1.3列车运行速度v=250km/h动力响应计算分析

6.1.4净宽3m涵洞动力响应分析小结

6.2净宽5米涵洞动力响应分析

6.2.1列车运行速度v=160km/h动力响应分析

6.2.2列车运行速度v=200km/h动力响应分析

6.2.3列车运行速度v=250km/h动力响应分析

6.2.4净宽5m涵洞动力响应分析小结

6.3净宽12米涵洞的动力响应分析

6.3.1列车运行速度v=160km/h动力响应分析

6.3.2列车运行速度v=200km/h动力响应分析

6.3.3列车运行速度v=250km/h动力响应分析

6.3.4净宽12m涵洞动力响应分析小结

6.4动力响应分析小结

7结论

参考文献

作者简历