【博士】高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)受力及輪軌動力作用分析【2008】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：車輛工程　　授予學(xué)位：博士 　　學(xué)位授予單位：西南交通大學(xué)　　學(xué)位年度： 2008年　　無砟軌道是以混凝土、瀝青等材料代替碎石道床層的軌道結(jié)構(gòu)，具有少維修、軌道穩(wěn)定性好、平順性好和耐久性好的顯著優(yōu)點，減少了線路養(yǎng)護維修工作，提高了線路使用率，還提高了曲線通過速度和安全性，減少了道砟這種不可再生資源的消耗，更為環(huán)保。長遠(yuǎn)來看，其經(jīng)濟性優(yōu)于有砟軌道。當(dāng)前世界各國大力發(fā)展高速鐵路，應(yīng)用現(xiàn)代高新技術(shù)建設(shè)高速鐵路，無砟軌道成為高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)的重要選擇。為了緩解國民經(jīng)濟快速增長與鐵路運輸能力緊張的矛盾，我國大規(guī)模建設(shè)高速鐵路客運專線。無砟軌道結(jié)構(gòu)受力狀況與軌道結(jié)構(gòu)的安全性密切相關(guān)，而無砟軌道的動力性能則影響到行車安全性和旅客乘坐的舒適性。因此，開展無砟軌道結(jié)構(gòu)受力和高速動車作用下無砟軌道動力學(xué)性能研究具有很強的理論意義和工程應(yīng)用背景?！　”疚氖紫群喴仡櫫藝鴥?nèi)外無砟軌道發(fā)展和無砟軌道力學(xué)研究的歷史與現(xiàn)狀。然后，以車輛一軌道耦合動力學(xué)理論為基礎(chǔ)，以目前國內(nèi)應(yīng)用效果良好的板式軌道和雙塊式無砟軌道為研究對象，采用我國自主研發(fā)的CRH2、CRH3型高速動車組，對高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)受力和動力學(xué)問題進行研究。開展的研究工作主要包括以下幾方面：　　建立了板式軌道和雙塊式無砟軌道三維實體有限元模型，主要分析了在設(shè)計荷載作用下板式軌道和雙塊式無砟軌道受力特性，包括軌道結(jié)構(gòu)型式、軌道結(jié)構(gòu)參數(shù)、路基關(guān)鍵參數(shù)對無砟軌道結(jié)構(gòu)受力的影響?！　』谲囕v一軌道耦合動力學(xué)理論，采用多剛體動力學(xué)理論建立了車輛系統(tǒng)動力學(xué)方程，采用梁一板一板有限元模型模擬板式軌道，采用梁一板有限元模型模擬雙塊式無砟軌道，通過輪軌關(guān)系將車輛系統(tǒng)和無砟軌道系統(tǒng)聯(lián)系在一起，建立了車輛一無砟軌道耦合動力學(xué)模型。采用德國高速低干擾譜作為輪軌激勵進行無砟軌道動力學(xué)仿真計算，并與遂渝線無砟軌道綜合試驗段動力學(xué)測試結(jié)果對比，仿真計算結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)吻合較好，驗證了模型的可靠性。　　應(yīng)用所建立的無砟軌道輪軌動力作用分析模型，對高速行車條件下，沖擊型激擾、諧波型激擾和隨機不平順激擾引起的板式無砟軌道結(jié)構(gòu)振動特性進行了分析。研究了不同弦長的車輪扁疤不平順、不同凸起高度的凸起焊縫不平順和不同長波和短波組合的凹陷焊縫不平順、德國高速低干擾譜激擾下，板式無砟軌道結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)，驗證了現(xiàn)行鐵路技術(shù)管理規(guī)程對高速鐵路車輛車輪扁疤管理和鋼軌焊縫打磨要求的合理性。并研究了車速在200～350 km／h范圍板式軌道和雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)隨機振動響應(yīng)受車速影響規(guī)律，研究結(jié)果對高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計具有指導(dǎo)參考意義?！　?yīng)用所建立的無砟軌道輪軌動力作用分析模型，研究了軌下膠墊剛度和阻尼、基床表層彈性模量、板式軌道CAM層彈性模量和雙塊式無砟軌道道床板厚度等參數(shù)對板式軌道和雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)動力性能的影響?！　?

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