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土路基上双块式无砟轨道垂向动力特性分析
| 论文题名： | 土路基上双块式无砟轨道垂向动力特性分析 |
| 关键词： | 双块式无砟轨道;轨道不平顺;轨道参数;垂向动力模型;轮轨动力学 |
| 摘要： | 随着行车速度的提高，车辆和线路的振动问题异常突出。随着速度的增加，轮轨之间的动力作用急剧增加，导致轨道变形加速、部件损伤加快、轨道稳定性降低，直接影响高速列车平稳舒适、安全可靠地运行。因此，对无砟轨道动力学特性进行深入研究，优化无砟轨道结构动力学参数，具有非常重要的现实意义。 本文在收集、分析、吸收国内外研究的基础上，运用车辆—轨道垂向耦合动力学，借助于通用大型有限元动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA建立车辆—轨道垂向耦合模型，对土路基上双块式无砟轨道结构动力特性进行研究和探讨。主要包括以下内容： 分类描述了实际线路存在的各种形式的轨道不平顺，各种轨道不平顺的形成原因以及对车辆—轨道系统的危害。参考国内外有关车辆—轨道系统的控制标准，确定车辆—无砟轨道系统动力学性能的评价指标。 在以往车线耦合系统动力学模型研究的基础上，根据车辆、双块式无砟轨道的结构特征，对其进行不同程度的简化，建立高速列车—双块式无砟轨道垂向动力分析模型。研究分析了双块式无砟轨道在扭曲不平顺、焊接接头凹不平顺及扣件、轨枕失效条件下车辆、轨道结构的动力响应。并运用相关指标进行评价，提出合理的不平顺限值。结果表明：(1)对于高速铁路上双块式无砟轨道结构，建议将扭曲不平顺最大幅值限制为3mm；(2)高速铁路无砟轨道上焊接凹接头不平顺大小δ1+δ2控制在0.3mm/lm，特别是对于短波长(λ≤0.1m)不平顺，限制为δ2≤0.1mm是很有必要的；(3)扣件失效对车辆—双块式无砟轨道垂向动力性能有较大的影响，一旦发现应立即采取措施修复；(4)当出现1根轨枕失效时，应立即采取修补措施，不允许出现连续2根及以上轨枕失效的情况。 以钢轨焊接凹接头不平顺为例，研究分析轨道结构参数(扣件刚度和阻尼、支承层弹模)、路基支承刚度和行车速度对车辆、双块式无砟轨道结构动力响应的影响。结果表明：(1)扣件刚度对轨道结构动力响应的影响十分显著，建议扣件刚度取为40kN/mm-60kN/mm；(2)扣件阻尼对轨道结构动力响应的影响十分显著，建议取40kN·s/m-80kN·s/m；(3)从支承层的功能角度考虑，建议支承层弹性模量取5000MPa-15000MPa；(4)路基支承刚度对车体加速度、转向架加速度、轮对加速度、钢轨加速度及轮轨垂向力影响很小。路基支承刚度不应小于60MPa/m，现有的以基床表层地基系数190MPa/m、基床底层地基系数110MPa/m的路基支承刚度是比较合理的。 |
| 作者： | 王伟华 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 刘学毅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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