原文传递
高速铁路列车-线路-桥梁耦合振动理论及应用研究
| 论文题名： | 高速铁路列车-线路-桥梁耦合振动理论及应用研究 |
| 关键词： | 高速铁路;轨道结构;桥梁结构;耦合振动;桥轨关系;轮轨关系 |
| 摘要： | 快速及高速运行条件下的列车、线路、桥梁动态相互作用问题己成为我国铁路实现跨越式发展亟需开展的基础性研究课题之一。 本文在简要回顾国内外高速铁路技术发展以及车辆-轨道动力学、车桥振动研究的历史与现状的基础上，针对高速铁路列车、线路、桥梁动力相互作用问题，提出了将机车车辆、轨道及桥梁作为一个耦合大系统，以车辆动力学、轨道动力学、桥梁动力有限元方法为基础，以轮轨关系、线桥关系为联系纽带，应用数值仿真的方法来研究高速行车条件下轨道及桥梁结构的动力特性、行车的安全性和舒适性的研究思路。 列车-线路-桥梁耦合动力学模型的正确性和完善程度对仿真结果的可靠性和准确性起着决定性的作用。为此，本文首先建立了比较完善的高速铁路四轴机车车辆以及六轴机车的动力学分析模型。模型中将机车车辆视为多刚体系统，充分考虑了车体、构架、轮对的横向、垂向、侧滚、摇头、点头自由度以及车辆悬挂系统的各种非线性因素。本文在国内首次针对高速铁路桥上有碴轨道、长枕埋入式无碴轨道、板式轨道、弹性支承块式轨道结构以及各种轨道的路桥过渡段建立了系统全面的动力学模型。模型中将钢轨模拟成离散弹性点支承基础上的无限长Euler梁，轨道板视为弹性地基上的等厚度矩形薄板，轨枕、支承块以及离散后的道床视为刚性质量块。同时，本文还根据离散系统动力问题的Hamilton变分原理，建立了桥梁结构的动力有限元方程，给出了桥梁结构动力分析中常用的空间杆单元、空间梁单元以及矩形受弯板单元的力学特性矩阵，并简要讨论了桥梁结构的阻尼矩阵以及特征值问题。 本文对国内外有关机车车辆、轨道及桥梁的动力性能评价指标，如轮轨垂向力、轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数、轮重减载率、倾覆系数、车体振动加速度、未被平衡离心加速度、平稳性指标、桥梁挠度、桥梁自振频率、桥梁横向振幅、桥梁加速度等进行了详细的归纳整理。 本文应用列车-线路-桥梁动力学仿真通用软件TTBSIM对秦沈客运专线常用跨度桥梁的车线桥动力性能进行了评估，同时通过仿真结果与综合试验结果的对比分析，验证了TTBSIM的功能和可靠性。 最后，本文还研究分析了高速铁路桥上减振型板式轨道的动力特性，并将其与普通型板式轨道进行了对比分析，提出了轨下胶垫及轨道板下胶垫刚度的合理范围。 |
| 作者： | 蔡成标 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 翟婉明 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
