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地铁减振轨道的轮轨振动特性研究
| 论文题名： | 地铁减振轨道的轮轨振动特性研究 |
| 关键词： | 轮轨振动;地铁减振轨道;特征频域;垂向加速度;轮轨力 |
| 摘要： | 目前一些地铁减振轨道由轮轨振动引发的噪声及钢轨异常波磨等病害越来越受到人们关注，准确掌握轮轨振动的规律，是解决这些问题的关键所在。本文在总结国内外相关研究的基础上，结合国内地铁主要应用的一些减振轨道结构和车辆，分别建立了车辆、轨道结构及车辆-轨道耦合系统三类模型，研究了普通轨道、减振器扣件轨道、梯形轨枕和钢弹簧浮置板四种不同轨道结构的轮轨振动传递特性和行车动力性能。主要研究内容和结论如下: (1)在ANSYS环境下分别建立车辆、轨道和车辆-轨道耦合系统三种有限元模型，分析车辆、轨道结构各自的振动特性及车辆-轨道耦合系统的振动特性，并比较采用不同模型时轮轨振动的差异及不同地铁轨道结构中轮轨振动的差异。研究表明，轮轨振动特征频率并非轮对与轨道振动特征频率的合集，轮轨相互作用产生共振或反共振，使其特征频率发生改变，采用车辆-轨道耦合系统模型更能反映轮轨间的相互影响，且轨道结构型式对小于300Hz的轮轨振动影响较大，频率大于300Hz时轮轨振动几乎不受轨道结构型式影响，四种轨道结构均在340Hz及480～520Hz频率下存在轮轨共振或反共振现象。 (2)在ANSYS/LS-DYNA环境下建立不同地铁轨道的车辆-轨道耦合模型，研究车速改变对车辆及轨道结构行车动力性能的影响。研究表明，车速改变对于四种车辆-轨道耦合系统行车动力性能的影响存在一定差异，在仅考虑轨道结构本身平顺性情况下，只有减振器扣件轨道的轮轨力随车速增大而增大，其他三种轨道的轮轨力受车速影响较小。 (3)将时域与频域分析相结合，分析轮轨振动的规律。研究表明，四种地铁车辆-轨道系统均在344Hz左右存在轮轨反共振，对此应合理优化车辆及轨道结构参数，有效改变轮轨振动特征频率，以减少钢轨振动及病害的产生，保证列车安全平稳地运行。 本文计算模型中将车轴模拟为弹性体，考虑的因素更为全面，且克服了以往振动传递特性分析中较少考虑车辆和轨道耦合的不足，从频域与时域相结合的角度研究了不同地铁轨道结构的轮轨振动特性，为进一步研究轮轨振动及其引发的噪声和钢轨病害问题提供了一定的理论依据。 |
| 作者： | 侯巧省 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 谷爱军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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