水介质对高速铁路车-桥耦合系统动力响应的影响研究

摘要

在列车运行过程中,水介质条件下导致的轮轨低黏着会直接影响列车的牵引、制动和曲线通过能力,尤其是高速列车,同时对桥梁动力响应产生影响。为保证高速动车组的安全运行,有必要就高速轮轨黏着对车-桥动力响应的影响展开详细的研究。以高速铁路动车组和混凝土简支箱梁桥为研究对象,基于ANSYS软件建立的桥梁结构有限元模型和SIMPACK软件建立的车辆模型及轮轨模型,通过车辆和桥梁子系统之间的相互关系建立考虑水介质作用下32 m桥跨下的车-轨-桥耦合振动联合仿真模型。采用改进的MJP-40型微型控制摩擦磨耗试验机展开室内试验,测得所需要的干、水介质条件下的轮轨黏着系数。将德国高速低干扰轨道不平顺谱生成的轨道不平顺样本作为车-桥耦合系统的初始激励源,选取车体振动加速度、轮对横移量、脱轨系数和桥梁动力响应(位移和加速度)作为评价指标,通过数值模拟仿真分别在不同车速和黏着系数条件下对高速铁路桥梁动力响应及桥上列车运行安全的影响进行研究。研究结果表明:干摩擦工况下,车-桥系统动力响应随着行车速度提高而增加,但均在现有规范限制内;与干摩擦工况相比较,水介质条件下的轮-轨黏着系数最大降低约52.6%,水介质条件下的低黏着系数会降低车辆振动加速度、脱轨系数和桥梁横向振动加速度。