车辆作用下板式轨道动力分析模型及验证

基于车辆-轨道耦合动力学理论;采用多刚体动力学理论建立车辆系统动力学方程;以梁-板-板有限元模型模拟板式轨道;通过轮轨关系将车辆系统和板式轨道系统联系在一起;建立车辆-板式轨道耦合动力学模型。采用德国高速低干扰谱作为轮轨激励进行板式轨道动力学仿真分析。车辆参数按200 km/h动车组选取;轨道参数参照遂渝线板式轨道结构选取;计算多种车辆运行速度下板式轨道的动力响应;并与遂渝线无砟轨道综合试验段动力学测试结果对比。仿真计算结果与试验数据吻合较好,表明该模型正确可靠,可用于研究车辆荷载作用下板式轨道的动力学问题。     

悬挂式单轨列车与轨道梁桥系统动力性能试验研究

针对我国第一条悬挂式单轨交通试验线开展行车动力学试验。试验线轨道梁桥为底部开口的钢结构箱梁,试验列车为基于锂电池驱动的悬挂式单轨列车,最高试验运行速度为60 km/h。试验结果表明:轨道梁桥结构具有良好的竖向和横向刚度,其垂向一阶自振频率和横向一阶自振频率分别为5. 60、2. 27 Hz,自振频率理论计算结果与实测结果基本相符;轨道梁桥结构的振动加速度随着行车速度的增加而逐渐增大,其跨中垂向和横向加速度最大值分别为0. 19g、0. 11g,满足铁路桥梁相关规范要求,轨道梁桥动态位移随着行车速度的增加无明显变化,表明列车对该轨道梁桥的动力冲击作用受速度影响较小,在所有测试工况中,轨道梁桥挠跨比小于1/1 100,动力冲击系数小于1. 1;列车在各种速度工况下,其横向平稳性指标较垂向平稳性指标略大,但两者平稳性指标均小于2. 75,表明运行车辆具有良好的平稳性。     

高速列车在板式轨道上运行时的滚动噪声预测

在已建立的轮轨滚动噪声预测模型的基础上,对"中华之星"高速列车在板式轨道上运行时的轮轨滚动噪声进行了预测分析,结果表明:钢轨辐射的主要是中、高频噪声,车轮辐射的主要是中频噪声,而轨道板则辐射高、中和低频噪声;钢轨噪声最大,车轮次之,轨道板最小。通过对高速列车在板式轨道上运行时产生的轮轨滚动噪声与在有碴轨道上运行时的轮轨滚动噪声比较,发现板式轨道噪声辐射比有碴轨道大4.0dB(A)左右。     

轨道扭曲不平顺安全限值的研究

本文用车辆－系统耦合动力学的理论，分析了轨道扭曲不平顺的幅值对车辆动力学性能的影响，并以《铁道车辆动力学性定办法和试验鉴定规范》中规定的第二限度（安全限度）为评定准则，提出了轨道扭曲不平顺的安全限值，并对其临时补修标准作出了评价。     

基于动力学理论对高中速客运专线和高低速客货共线铁路平纵面合理匹配的研究

为了达到对高中速客运专线和高低速客货共线时线路平纵断面进行合理匹配的目的,基于系统工程思想,仿真计算列车以不同速度匹配通过平纵断面时的动力学性能各项指标,并且根据现行铁道机车车辆动力学性能评定规范加以评价。结果表明:在轨道随机不平顺激扰下,无论是高中速客车还是高低速客货混跑,竖曲线与平面曲线零搭接时,所有安全性指标与平稳性指标均合格,且凸型竖曲线和凹型竖曲线下的所有动力性能指标均对应接近;无轨道随机不平顺激扰时,车体振动衰减距离最大值均分别由旅客列车最高行车速度确定,且速度越高,衰减距离越长。     

轮轨型面及系统参数对轮轨空间接触几何关系的影响

利用基于迹线法而编制的轮轨空间动态接触几何关系的电算程序，分析和比较了不同类型踏面与不同类型钢轨配合使用时的接触几何状态，讨论了轮对摇头、轨底坡、轨距、轨顶面高差及钢轨翻转对接解几何参数的影响。结果表明，不同类型踏面与钢轨之间的接触几何状态存在较大差异且上述诸影响因素必须的接触几何关系中予以考虑。     

30号无缝道岔钢轨温度力与位移计算分析

建立了能形象直观反映无缝道岔实际工作状况的力学模型，并以此研究了我国刚研制的３０号高速道岔无缝化后主要设计参数对钢轨的温度力与位移的影响规律，得出的结论可直接指导３０号无缝道岔的设计。     

无碴轨道动力学理论及应用

根据车辆-轨道耦合动力学理论，建立了列车与路基上无碴轨道空间耦合动力学模型．模型中将钢轨视为弹性点支承基础上的Bernoulli-Euler梁，将轨道板及混凝土底座视为弹性基础上的弹性薄板．推导了路基上无碴轨道的运动方程．用上述模型及方程分析了遂渝线无碴轨道综合试验段路基上板式轨道及过渡段的动力学性能．结果表明，快速客车、重载以及普通货车通过路基上板式轨道时，轮轨垂向力、轮轨横向力、脱轨系数、轮重减载率、以及CA砂浆和路基面动应力等动力学指标均小于许用值．该无碴（板式和双块式）轨道与有碴轨道过渡段在客运列车作用下钢轨挠度变化率均小于许用值（0．300mm／m），在货物列车作用下略大于许用值．     

铁路行车安全性及舒适性仿真

为了研究最高速度为200 km.h-1客货共线铁路的行车安全性及舒适性,从动态角度出发,基于大系统动力学思想,仿真计算了高低速客货列车以不同速度通过全线时的动力学性能各项指标,根据现行铁道机车车辆动力学性能评定规范对其进行评估。仿真结果表明:在设定的平纵断面及运行条件下,所有列车的行车安全性与乘坐舒适性指标均满足要求,并具有较多的富余量,尤其是平稳性指标属优良等级。     

秦沈客运专线轨道谱与德国轨道谱的比较

从轨道谱的功率谱密度、时间样本幅值及对动力学性能影响的角度,对比了秦沈线轨道谱和德国轨道谱.秦沈线无碴轨道谱密度介于德国高干扰谱和低干扰谱之间,其中高低谱与德国高干扰谱接近,在30~45 m波长范围内方向谱优于德国低干扰谱.秦沈线有碴谱和德国高干扰谱互有优劣,方向和高低谱的分界波长分别是20 m和30 m.从时间样本来看,秦沈线无碴谱方向不平顺与德国低干扰谱非常接近,明显小于高干扰谱;有碴谱方向不平顺度略小于德国高干扰谱,但明显大于低干扰谱;无碴谱和有碴谱的高低不平顺均介于德国低干扰和高干扰之间.引起轮重减载的可能性大小依次是秦沈线有碴谱、德国高干扰谱、秦沈线无碴谱和德国低干扰谱.导致车体振动大小依次是德国高干扰谱、秦沈线有碴谱、秦沈线无碴谱和德国低干扰谱.