详情

原文传递无缝线路轨道参数与结构安全稳定性研究

论文题名：	无缝线路轨道参数与结构安全稳定性研究
关键词：	无缝线路轨道;轨道参数;结构安全;轨道结构;自由振动;振动响应特性;温度力;稳定性机理;轴向力;钢轨;轨枕间距;理论分析模型;阻尼比;竖向自振频率;安全临界;结构振动;安全稳定;实验;轴向拉力;相互关系
摘要：	轨道结构安全稳定是无缝线路的核心，为了保证列车的正常运行，无缝线路必须有足够的安全稳定性储备。轨道结构的动力稳定性分析及其安全评估是无缝线路的关键技术之一，其研究具有重要理论价值和现实意义，也是目前轨道结构中需要解决的重要问题。本论文针对无缝线路在温度力作用下的稳定性和安全性开展了研究，主要在以下方面进行了工作。在分析了无缝线路丧失稳定性机理和变化过程的基础上，提出了无缝线路轨道在胀轨跑道变化中的两个重要特征参数，轨道臌曲的安全临界轨温点TBmin和胀轨临界轨温点TBmax。论述了轨道结构状态、无缝线路的稳定性与安全临界轨温点及胀轨临界轨温点的内在联系和对无缝线路轨道安全稳定的重要性，建立了旨在分析无缝线路安全临界轨温点、胀轨临界轨温点与轨道结构参数关系的理论分析模型。通过模型对无缝线路轨道在不同温度力下轨道稳定性进行了讨论，并结合实际无缝线路着重讨论了轨道参数变化对代表轨道线路稳定性的重要参数安全临界轨温和胀轨临界轨温的影响及其程度。在分析的基础上提出了无缝线路轨道结构中合理化参数的建议。论述了无缝线路轨道动力特性与无缝线路温度力相互关系的基本概念，提出了无缝线路轨道结构动态特性来研究其在温度力作用下安全性的基本思路。根据以上基本思路，建立了无缝线路轨道在不同轴向力作用下振动响应的分析模型，在模型中考虑了钢轨质量、轨枕间距、轨道刚度等参数的影响。分析了结构振动中阻尼的表现特征，讨论并建立了反映在轴向力影响下结构振动阻尼特征的振动模型通过建立理论计算分析公式，对无缝线路轨道在轴向力作用下振动响应特性进行了分析。首先对轴向力作用下轨道自由振动响应的频率变化进行了计算比较，主要讨论了钢轨参数、轨枕间距等参数对轴向力和自振频率的影响及内在联系，认为上述轨道参数对无缝线路的稳定性有密切关系，与无缝线路轨道中的温度力也存在这一定的联系：论文中还分析了轴向力变化对轨道结构自由振动响应总体阻尼的相互关系，认为温度力的变化也会对自由振动响应中的总体阻尼产生影响。在理论研究分析的基础上，通过室内实验和现场测试两方面进一步研究了无缝线路温度力与钢轨自由振动响应的内在关系，对理论分析结果进行了实验验证。研究表明，无论是采用室内缩小模型还是现场实地测试结果，所反映的无缝线路温度力与钢轨自由振动响应的特征关系与理论分析结果都有较好的一致性，反映了无缝线路轨道结构振动的基本特征，即在轴向力作用下(轨温发生变化) 钢轨的竖向自振频率随着轴向力的变化而改变，当轴向拉力增大时，梁中的自振频率也会相应地增大；当轴向拉力减小时(包括轴向压力增加)，梁中的自振频率会相应地减小；轨枕间距的变化对钢轨自由振动频率影响十分明显，轨枕间距增大，钢轨自由振动频率下降的趋势；钢轨中轨温增加，钢轨在竖向自由振动响应中的总体阻尼比相应增加，反之将会有所减小：随着无缝线路轨道结构中轨枕间距的增大，钢轨竖向振动响应中的总体阻尼比也随着轨枕间距的增加而减小。实验表明在研究无缝线路轨道结构在温度力作用下钢轨的自由振动响应特性时，采用所建立的理论分析模型和缩小的实验模型进行无缝线路温度力与振动特性研究是能够反映实际轨道结构的振动的基本特性和变化规律。关键词：无缝线路、稳定性、轮轨系统、动力学、温度力、阻尼、频率、实验
作者：	罗雁云
专业：	一般力学与力学基础
导师：	冯奇
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学航空航天与力学学院
学位年度：	2006
正文语种：	中文