横风作用下高速列车-板式轨道系统空间振动分析

基于高速列车-板式轨道系统空间振动分析理论,考虑横风作用效应,建立了风-高速列车-板式轨道系统振动分析模型,推导了列车风荷载势能;将它与列车振动势能及板式轨道振动势能相加,得出系统振动总势能;根据弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的"对号入座"法则,建立系统空间振动矩阵方程,并编制了相应计算程序.分析了横风作用下高速列车和板式轨道的动力响应.研究结果表明:横风对车体的横向及竖向位移、轮重减载率、倾覆系数等有很大影响,对脱轨系数、横向Sperling 指标有一定的影响,而对钢轨的横向及竖向位移影响很小.     

高速列车运行安全性与桥梁防撞墙受力分析

根据列车脱轨能量随机分析理论,实现高速铁路无砟轨道桥梁上的高速列车脱轨全过程分析,计算高速列车抗脱轨安全系数。在不考虑列车纵向冲击,仅考虑列车脱轨摇摆力作用下,推导出高速铁路桥梁防撞墙受力计算公式。结果表明:高速列车在设计车速下的抗脱轨安全系数为2.0以上,脱轨摇摆力为630kN,防撞墙所受到的撞击力为33 002.4kN。鉴于高速铁路无砟轨道桥梁上的高速列车运行安全性完全有保障,且即使有意外情况发生,防撞墙亦无法防止列车脱轨后冲出桥面,因此,建议取消防撞墙。     

列车脱轨研究最新进展

从脱轨原因、脱轨评判标准、脱轨试验及脱轨分析等4个方面对国内外脱轨研究进行了简要历史回顾.在此基础上,总结了近20年来国内外研究者在脱轨研究方面取得的进展.中南大学列车脱轨研究组在近10年的研究中,提出了一套全新的列车脱轨分析理论,取得了突破性进展及实质性的应用成果,对此进行了简单介绍.最后对脱轨研究需进一步进行的工作提出了作者们的一些观点.     

轨道三角坑对列车脱轨安全性的影响分析

应用列车-轨道空间耦合时变系统振动分析理论，分析了轨道三角坑对列车脱轨安全性的影响，并就现行铁路线路维修规则中对轨道三角坑的限值进行了评估。     

砂浆刚度和阻尼对高速列车-板式轨道时变系统竖向振动的影响

利用横向有限条与板段单元模拟板式轨道。考虑轮轨竖向位移衔接条件,基于弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的“对号入座”法则,建立了高速列车-板式轨道时变系统竖向振动矩阵方程;分析了CA砂浆的刚度和阻尼对此系统竖向振动响应的影响规律。计算结果表明,合理的CA砂浆刚度为1.0~1.5 GPa/m,尽量采用大阻尼的CA砂浆垫层将有利于降低轨道板的振动。     

再论构架蛇行波作为车轨(桥)时变系统横向振动激振源的合理性

车轨(桥)时变系统横向振动计算中的一个关键是此系统横向振动激振源的确定.迄今为止,国内外研究大多以轨道横向不平顺为此系统横向振动的激振源.但是引起此系统横向振动的因素很多,诸如轨道横向不平顺、车轮踏面锥度、轮轨缺陷及制造误差、车辆质量及其载重的偏心.仅考虑轨道横向不平顺,显然忽视了其他很多因素的作用,而这些因素的作用无法包含在轨道不平顺中.15年前,曾庆元院士就提出了以构架蛇行波作为车轨(桥)时变系统横向振动激振源的思想.本文再次从数学、力学角度对此思想进行了论证,并结合大量详实的经试验验证了的计算结果及近年来作者在车振实测及列车脱轨研究方面所积累的一些印证材料,充分说明了此思想的合理性及正确性.     

轻重车辆混编对列车脱轨安全性的影响分析

应用列车－轨道时变系统空间振动随机分析理论，详细计算分析了不同的轻重车辆混编对脱轨系数及轮重减载率的影响，尝试用改善轻重车辆编组的方法提高列车脱轨安全性的可行性。     

直线货物列车脱轨过程计算

首先指出了国内外脱轨研究中存在的主要问题，提出列车脱轨能量随机分析方法，运用列车－轨道时变系统空间振动分析理论及此种能量随机分析方法，对直线货物列车脱轨过程进行了计算，计算结果与实际线路工况下货物列车脱轨试验结果吻合。     

道床板上拱对高速列车-双块式无砟轨道系统振动响应影响

为研究道床板上拱对无砟轨道结构性能和行车品质的影响,建立含道床板上拱的列车-轨道系统振动分析伤损模型,编制FORTRAN计算程序并进行模型验证。基于车轨系统空间振动分析理论,分别计算4种道床板上拱类型的双块式无砟轨道在高速列车作用下的空间振动响应,分析比较此系统振动响应随道床板上拱类型,不平顺幅值及车速的影响规律,并对道床板上拱伤损评级。研究结果表明:各种道床板上拱类型的车轨系统动力响应均随运行速度和不平顺幅值的提升而增大。速度相同时,考虑了复合不平顺和离缝的上拱类型4的车轨系统振动响应最大,而仅考虑高低不平顺的上拱类型1的车轨系统振动响应最小。车速300 km/h时,高程偏差为11 mm的道床板上拱类型1引起的车体垂向振动加速度、轮轨作用力,脱轨系数和轮重减载率峰值分别为0.918 m/s2,100.740 k N,0.305和0.255;而类型4依次为2.037 m/s2,185.219 k N,12.503和1.727。上述机理和数据可为道床板上拱伤损评级提供参考。     

关于机车车辆-轨道系统运动方程的建立

针对机车车辆-轨道系统介绍了建立运动方程的两种新方法:形成矩阵的"对号入座”法则及矩阵组装法.通过比较分析,形成矩阵的"对号入座”法则更加具有高效简便的特点,同时它对于其他复杂系统的运动方程的建立亦很方便.