車橋耦合振動(dòng)系統(tǒng)中車輛的走行性分析.pdf

1、近年來，隨著鐵路提速、客運(yùn)專線、高速鐵路的修建，列車運(yùn)行安全性與舒適性問題日趨突出，也越來越受到人們的關(guān)注。列車的安全和旅客的舒適度都和橋上的車輛與軌道的相互作用有關(guān)。就輪軌系統(tǒng)運(yùn)輸而言，由于列車與軌道的相互作用，勢(shì)必會(huì)引起軌道幾何形位的不斷變化。這種變化即軌道不平順，反過來又會(huì)影響列車快速行駛的舒適性和安全性。所以，有必要對(duì)軌道不平順作用下的橋上列車的走行性進(jìn)行研究。
　　 本文采用車橋大系統(tǒng)空間耦合模型，在此模型的基礎(chǔ)上分別

2、建立31自由度車輛運(yùn)動(dòng)方程和橋梁結(jié)構(gòu)的有限元?jiǎng)恿W(xué)方程，進(jìn)而建立車橋耦合振動(dòng)方程。系統(tǒng)激勵(lì)采用軌道不平順，可根據(jù)研究的具體情況輸入軌道不平順。
　　 編制了軌道不平順模擬計(jì)算程序和車輛運(yùn)行安全和平穩(wěn)性評(píng)價(jià)體系程序。軌道不平順模擬計(jì)算程序考慮周期不平順、隨機(jī)不平順和自定義不平順三種類型，隨機(jī)不平順的模擬考慮到德國(guó)、美國(guó)和中國(guó)三國(guó)的軌道不平順功率譜，其模擬方法考慮三角級(jí)數(shù)法和頻域法兩種，并能根據(jù)任意時(shí)間步長(zhǎng)，用線性插值生成實(shí)際狀態(tài)下

3、的不平順具體值。車輛運(yùn)行安全性和平穩(wěn)性評(píng)價(jià)體系程序中的安全性方面考慮脫軌系數(shù)、輪重減載率和橫向力三個(gè)指標(biāo)，平穩(wěn)性方面考慮車體加速度指標(biāo)和旅客乘坐舒適度指標(biāo)，并且對(duì)同一指標(biāo)的評(píng)價(jià)考慮到現(xiàn)行的幾種規(guī)范。
　　 利用編制的程序，以軌道高低不平順為例，模擬方法采用頻域法，模擬計(jì)算分析了幾種典型不平順功率譜的平順性。計(jì)算結(jié)果表明，德國(guó)的低干擾軌道譜、我國(guó)三大干線軌道譜、德國(guó)高干擾軌道譜與美國(guó)6級(jí)軌道譜的軌道不平順幅值依次增加。以中國(guó)高低不

4、平順為例比較了兩種模擬方法，結(jié)果顯示兩種方法模擬得到的不平順幅值范圍基本一致。
　　 以脫軌系數(shù)、輪重減載率、橫向力、車體的振動(dòng)加速度、Janeway平穩(wěn)性等級(jí)和Sperling舒適度指標(biāo)作為管理標(biāo)準(zhǔn)，分別評(píng)價(jià)了軌道不平順和行車速度對(duì)車輛運(yùn)行安全性和旅客乘坐舒適度的影響。研究結(jié)果表明，隨著軌道不平順性的增加和行車速度的提高，列車的運(yùn)行安全性降低，旅客的乘坐舒適度變差，并且車速對(duì)脫軌系數(shù)和橫向力的影響比較顯著，而車速對(duì)車體的橫向振