【博士】高速鐵路無砟軌道結構受力及輪軌動力作用分析【2008】

內(nèi)容簡介

　　學科專業(yè)：車輛工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：西南交通大學　　學位年度： 2008年　　無砟軌道是以混凝土、瀝青等材料代替碎石道床層的軌道結構，具有少維修、軌道穩(wěn)定性好、平順性好和耐久性好的顯著優(yōu)點，減少了線路養(yǎng)護維修工作，提高了線路使用率，還提高了曲線通過速度和安全性，減少了道砟這種不可再生資源的消耗，更為環(huán)保。長遠來看，其經(jīng)濟性優(yōu)于有砟軌道。當前世界各國大力發(fā)展高速鐵路，應用現(xiàn)代高新技術建設高速鐵路，無砟軌道成為高速鐵路軌道結構的重要選擇。為了緩解國民經(jīng)濟快速增長與鐵路運輸能力緊張的矛盾，我國大規(guī)模建設高速鐵路客運專線。無砟軌道結構受力狀況與軌道結構的安全性密切相關，而無砟軌道的動力性能則影響到行車安全性和旅客乘坐的舒適性。因此，開展無砟軌道結構受力和高速動車作用下無砟軌道動力學性能研究具有很強的理論意義和工程應用背景?！　”疚氖紫群喴仡櫫藝鴥?nèi)外無砟軌道發(fā)展和無砟軌道力學研究的歷史與現(xiàn)狀。然后，以車輛一軌道耦合動力學理論為基礎，以目前國內(nèi)應用效果良好的板式軌道和雙塊式無砟軌道為研究對象，采用我國自主研發(fā)的CRH2、CRH3型高速動車組，對高速鐵路無砟軌道結構受力和動力學問題進行研究。開展的研究工作主要包括以下幾方面：　　建立了板式軌道和雙塊式無砟軌道三維實體有限元模型，主要分析了在設計荷載作用下板式軌道和雙塊式無砟軌道受力特性，包括軌道結構型式、軌道結構參數(shù)、路基關鍵參數(shù)對無砟軌道結構受力的影響?！　』谲囕v一軌道耦合動力學理論，采用多剛體動力學理論建立了車輛系統(tǒng)動力學方程，采用梁一板一板有限元模型模擬板式軌道，采用梁一板有限元模型模擬雙塊式無砟軌道，通過輪軌關系將車輛系統(tǒng)和無砟軌道系統(tǒng)聯(lián)系在一起，建立了車輛一無砟軌道耦合動力學模型。采用德國高速低干擾譜作為輪軌激勵進行無砟軌道動力學仿真計算，并與遂渝線無砟軌道綜合試驗段動力學測試結果對比，仿真計算結果與試驗數(shù)據(jù)吻合較好，驗證了模型的可靠性。　　應用所建立的無砟軌道輪軌動力作用分析模型，對高速行車條件下，沖擊型激擾、諧波型激擾和隨機不平順激擾引起的板式無砟軌道結構振動特性進行了分析。研究了不同弦長的車輪扁疤不平順、不同凸起高度的凸起焊縫不平順和不同長波和短波組合的凹陷焊縫不平順、德國高速低干擾譜激擾下，板式無砟軌道結構動力響應，驗證了現(xiàn)行鐵路技術管理規(guī)程對高速鐵路車輛車輪扁疤管理和鋼軌焊縫打磨要求的合理性。并研究了車速在200～350 km／h范圍板式軌道和雙塊式無砟軌道結構隨機振動響應受車速影響規(guī)律，研究結果對高速鐵路無砟軌道結構參數(shù)優(yōu)化設計具有指導參考意義?！　盟⒌臒o砟軌道輪軌動力作用分析模型，研究了軌下膠墊剛度和阻尼、基床表層彈性模量、板式軌道CAM層彈性模量和雙塊式無砟軌道道床板厚度等參數(shù)對板式軌道和雙塊式無砟軌道結構動力性能的影響。　　

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