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钢轨焊接接头不平顺激扰下的轮轨动力响应分析
| 论文题名： | 钢轨焊接接头不平顺激扰下的轮轨动力响应分析 |
| 关键词： | 车辆-轨道耦合动力学;钢轨焊接接头;轨下胶垫;动力响应 |
| 摘要： | 受益于无缝线路平顺性高与整体性好的优势，无缝线路已成为现代铁路线路的首选，钢轨焊接无疑是无缝线路技术中极为关键的一项，焊接接头的平顺性也因此受到越来越多的关注。焊接平顺性对车辆-轨道系统的动力响应有着重要影响，并会对焊接接头的使用寿命产生影响，对钢轨焊接区动力响应进行研究极具现实意义与工程价值。 本文首先回顾了钢轨焊接接头研究进展与现状，之后基于车辆-轨道耦合动力学理论，建立了垂向耦合模型，并采用Fortran语言编程实现。依据对某地铁线路实际运营中出现的焊接接头不平顺的实地测量数据，运用所建立的耦合模型，对焊接不平顺激扰下的车辆-轨道系统动力响应进行了讨论，并对比了实测不平顺与谐波不平顺作用下的系统动力响应。对诸如行车速度、不平顺波长与波深、焊接接头位置、轨枕间距、钢轨质量、轨道结构形式等相关参数对系统动力响应的影响进行了全面的分析，并重点考察了扣件及轨下胶垫弹性的影响。 仿真计算结果表明，叠加不平顺所引起的系统动力响应同时具有长波衰减缓慢与短波瞬态冲击大的特点，最大轮轨力则由其中的短波成分决定。虽然实测焊接接头不平顺波形中并非数学意义上的谐波形式，但对动力响应起决定作用的是其中的主波成分，若谐波不平顺参数(波长、波深)选取得当的话，谐波不平顺可较好地再现实测不平顺的影响。 可通过以下措施改善车辆一轨道系统的动力响应，如降低行车速度、增大不平顺波长、减小波深、采用弹性较好的轨道形式。轨枕间距、钢轨质量的提高或降低则应根据实际运营情况决定。为改善扣件及轨下胶垫受载情况，应尽量保证焊接接头布置于两钢轨支点中间，避免其出现在支点正上方。轨下胶垫老化会造成焊接接头区轮轨动力响应的恶化，相反，提高扣件及轨下胶垫弹性可大大改善车辆-轨道系统动力响应。因此，有必要定期检查焊接接头区轨下胶垫使用情况，并及时更换老化胶垫。实际线路维护过程中，可以通过更换接头附近3～4个老化胶垫为正常或高弹性胶垫，以达到改善动力响应的目的，条件允许的话，可更换5～6个。 |
| 作者： | 涂贵军 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 翟婉明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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