列车动力响应的平稳性和各态历经性分析

研究列车动力响应的平稳性和各态历经性对寻求列车动力响应随机过程的统计规律具有重要意义。基于多体动力学理论,采用多体动力学分析软件Simpack建立国内某高速列车动车车辆的多体动力学模型。采用三角级数法模拟得到的轨道不平顺作为随机输入激励计算得到列车以不同速度行驶不同距离的动力响应时程样本序列。进一步运用平稳性检验方法中的逆序数检验法和单位根检验法对列车动力响应随机过程的平稳性进行检验。运用Monte-Carlo方法并结合随机过程的相关理论,计算1 500个在随机轨道不平顺激励下列车以200 km/h速度行驶1 km工况的动力响应时程样本序列的集合均值和集合相关函数,时间均值和时间相关函数,对列车动力响应的平稳性和各态历经性进行了证明。研究结果表明,列车以200 km/h的速度行驶1 km工况的动力响应可近似为具有各态历经性的平稳随机过程,即可采用一个时程响应样本来反映列车动力响应总体的统计规律。随着列车动力响应样本个数的增加,列车动力响应的平稳性和各态历经性都将更加稳定。     

基于行为识别的智能车纵向决策研究

针对智能车纵向决策问题，提出基于环境车辆偏离车道程度识别运动模式的方法；构建动态环境车辆横纵向轨迹预测模型，并求解；构建保持、先行、避让在内的决策集，提出基于预测轨迹的单个车辆决策方法，并基于所有动态环境车辆的决策结果在加速、减速和匀速3 种结果中做出综合决策. 实车实验表明：在直行、换道和转弯运动模式下轨迹预测平均误差分别为0.11，0.29，0.80 m，预测精度较高；复杂动态环境下，本文提供的纵向决策信息提升了智能车行驶的安全性和舒适性.     

超高速磁浮车辆-简支梁桥的耦合动力响应

以真空管道交通为代表的新型交通系统以磁悬浮为主要形式,其运行速度可超过1 000 km/h。本文以磁浮列车超高速通过简支梁桥为研究对象,建立磁浮车辆-桥梁耦合系统动力分析模型,采用数值分析方法计算超高速磁浮车辆通过简支梁桥时耦合系统的动力响应,并分析桥梁跨数、结构阻尼的影响。研究结果表明:随着车速提高,系统动力响应整体增加并表现出越来越明显的时间滞后现象;超高速运行条件下车辆舒适性与安全性满足要求,而桥梁竖向振动加速度过大导致其成为行车安全的控制性指标。     

大跨度轨道交通桥梁扭转变形及其限值

偏载作用下大跨度桥梁主梁易产生较大的扭转变形,这对轨道交通车辆运行的安全性和舒适性是不利的。针对大跨度桥梁扭转变形的特点,明确了大跨度桥梁主梁局部扭曲和整体扭转两种变形形式,并结合相关规范的已有规定和公务部门的管理标准,提出了扭转变形限值的取值标准,并通过车—桥耦合振动分析实例验证了主梁扭转变形的不利影响。研究结论可为设计和管理人员提供参考。     

大跨度铁路钢桁梁斜拉桥刚度设计及取值研究

研究目的:通过统计国内外已建成并安全运营的大跨度铁路钢桁梁斜拉桥刚度参数,参考国内外现有规范,结合铁路斜拉桥的刚度特点,分析大跨度铁路钢桁梁斜拉桥的刚度指标。在此基础上,通过车桥耦合振动的分析方法,分析大跨度铁路钢桁梁斜拉桥高跨比、宽跨比对车辆与桥梁的动力响应影响,提出大跨度铁路钢桁梁斜拉桥的刚度取值范围。研究结论:(1)结合已建成的大跨度铁路钢桁梁斜拉桥及现有规范,考虑荷载差异,大跨度铁路钢桁梁斜拉桥竖向刚度可适当偏低,大跨度铁路钢桁梁斜拉桥竖向挠跨比设计值可取为1/500~1/800;(2)设计风速时横向挠跨比可放宽到1/1 000~1/2 000,可行车风速下横向挠跨比限值按规范取为1/4 000;(3)桁架高跨比可取为1/25~1/40,桁架宽跨比可取为1/25~1/35;(4)本文研究成果对今后大跨度铁路斜拉桥初步设计工作具有一定的指导意义。     

南溪长江大桥施工猫道静风稳定性研究

为研究南溪长江大桥施工猫道的静风稳定性,建立有限元模型计算猫道固有频率,并通过猫道节段模型风洞试验测定气动力系数。在此基础上,分别采用二维线性和三维非线性方法分析猫道整体和局部静风稳定性。结果表明,猫道的静风稳定性满足要求。     

超大跨径悬索桥主缆材料对静风稳定性的影响

为比较碳纤维增强塑料(CFRP)和钢2种主缆材料对超大跨径悬索桥静风稳定性的影响,分别采用三维非线性分析方法及整体特征值稳定性分析方法,对采用2种类型主缆的3 500m跨径悬索桥进行静风稳定性分析。结果表明:CFRP主缆悬索桥扭转振动频率较钢缆结构的要高;2种主缆类型超大跨径悬索桥的静风失稳临界风速均较接近;CFRP主缆悬索桥的各阶屈曲系数均较钢缆悬索桥的要大,具有更高的安全储备。     

龙门式双主梁架桥机施工抗风性能研究

为明确强风环境下架桥机的抗风性能,以龙门式双主梁架桥机为对象,利用ANSYS软件建模,采用有限元方法计算分析了不同风速下架桥机的整体稳定性,重点考察了架桥机在不同工作状态时结构由水平和竖向风荷载引起的反力,进而分析了架桥机整体的抗滑移性能和抗倾覆性能。结果表明:为确保架桥机在大风区的施工安全性,应该采取必要的防风措施,提出了在墩顶预埋钢筋与架桥机前支腿临时锚固、起重小车起吊适当重量等实用措施。     

风-车-桥系统非线性空间耦合振动研究

将风、车、桥三者作为一个交互作用、协调工作的耦合振动系统,较全面地考虑风桥间的流固耦合作用、车桥间的固体接触耦合作用、风对车的空间脉动作用及整个系统的时变特性。主要研究内容如下。基于自由振动信号,提出一种颤振导数识别的新方法———加权整体最小二乘法(WELS),以识别桥道断面的颤振导数。为考虑斜拉桥桥塔风效应,根据大跨度斜拉桥结构形式特点,结合脉动风的相关特性,提出一种简化的大跨度斜拉桥三维脉动风场模拟方法。该方法将实际面状的三维相关脉动风速场简化为多个沿桥塔及主梁线状分布的独立一维脉动风速场,从而大…     

车桥系统气动特性的节段模型风洞试验研究

侧向风作用下的车桥耦合振动分析需要考虑相互气动影响的车辆和桥梁各自的气动参数。为考虑车辆和桥梁的相互气动影响,在常规桥梁节段模型三分力测试装置的基础上研制了一种三分力分离装置———交叉滑槽系统。该系统利用环形滑槽和直线滑槽交叉点位置的变化来调整车辆和桥梁间的相对几何关系,并能实现车桥系统的同轴转动,从而方便地进行不同攻角情况下气动力的测试。利用交叉滑槽系统通过节段模型风洞试验对车桥系统的气动特性进行了多工况对比研究,讨论了车桥系统的雷诺数效应,分析了车桥间的相互气动作用,比较了车辆在桥上位置的影响。试验结果表明,基于交叉滑槽系统的节段模型风洞试验测试是可行的;车桥间的相互气动作用对车辆和桥梁的气动力有较明显的影响。