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原文传递动力稳定作业对有砟轨道作用力学分析

论文题名：	动力稳定作业对有砟轨道作用力学分析
关键词：	有砟轨道;动力稳定作业;多体动力学;力学特性;施工工艺
摘要：	有砟道床作为一种散体结构，其密实稳定性对铁路运营的安全有着直接的影响。有砟道床经大型捣固车作业后，道床密实度不均匀，整体稳定性较差，需进行稳定作业提升道床各项力学性能。但现阶段针对大机稳定作业的理论研究远远滞后于工程实践，无法量化分析稳定作业效果，因此研究稳定作业对有砟道床力学性能的影响规律，对科学指导大机稳定作业，提升道床整体稳定性，保持良好的轨道几何形位具有重要意义。基于此，本文采用理论分析与现场试验相结合的方式，开展动力稳定作业的系统性研究，具体研究内容如下：　　（1）开展系统性稳定作业现场试验研究　　基于新建有砟轨道线路，开展有砟道床捣固稳定作业现场原位试验，明确了大型捣固稳定机械的施工工艺，获取了相关作业参数，测试了大型捣固稳定车作业前后有砟道床阻力及刚度等静态力学指标。试验结果表明：有砟道床经大型捣固机械作业后，道床原始状态发生变化，其各项力学性能均有着较大幅度降低，在此之后进行稳定作业可快速恢复道床各项力学性能，提升道床整体稳定性，加快线路通车运行效率。　　（2）建立了稳定作业‐轨排结构‐有砟道床仿真分析模型? 　　通过激光扫描设备获取道砟颗粒真实轮廓，建立了等比例有砟道床模型，之后基于DWL-48型捣稳车结构尺寸及离散元-多体动力学基本原理，采用SolidWorks和ADAMS软件，建立了捣固装置及稳定装置模型，创新性的提出了考虑柔性钢轨、柔性扣件的稳定装置-轨排结构-散体道床刚柔耦合模型。实现了对稳定作业的精细化建模仿真，并结合现场横向阻力测试数据，验证了模型的可靠性。　　（3）分析了稳定作业对有砟轨道的宏细观作用机理　　基于捣固作业模型，分析了捣固作业对道床的影响；在此基础上，通过稳定装置-轨排结构-有砟道床耦合分析模型，探究了稳定作业对有砟道床颗粒运动、接触状态、力学特性等宏细观指标的作用机理。从宏细观角度分析了稳定作业对有砟轨道的颗粒运动，接触状态及力学特性的影响规律。研究发现：稳定作业对道床表层区域影响最大，稳定作业过程中枕盒区域最上层及枕底区域最上层的颗粒平动速度最大，且稳定作业过程中道砟颗粒运动是一个以平动为主，转动为辅的过程。稳定作业可显著提升道床各区域颗粒平均配位数，改善颗粒接触分布状态，提升道床各项力学性能，改善道床整体稳定性。即针对捣固后道床进行稳定作业，可快速恢复道床各项力学性能，加快养护维修后通车运行效率。? 　　（4）分析了稳定作业参数对有砟轨道各项力学特性的影响规律　　基于稳定装置-轨排结构-有砟道床耦合分析模型，分析了不同稳定作业参数对轨枕沉降的影响规律，建立了稳定作业-轨枕沉降预测函数。以密实度平均增长率、道床均匀系数、横向阻力、纵向阻力和支承刚度为评价指标，采用秩和比（RSR）数据分析模型，分析了稳定作业次数、振动频率、垂直下压力及水平激振力等稳定作业参数对有砟轨道各评价指标的影响规律，提出了稳定作业最优参数建议。
作者：	王孝羽
专业：	道路与铁道工程
导师：	肖宏
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2023