高速道岔幾何不平順動(dòng)力分析及其控制方法研究.pdf

1、高速道岔幾何形位的控制是道岔在鋪設(shè)和養(yǎng)護(hù)維修階段確保道岔高平順性的關(guān)鍵。本文在參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)道岔區(qū)幾何不平順的控制方法及其對(duì)行車安全性和平穩(wěn)性的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，其主要內(nèi)容如下：
　　1.幾何不平順對(duì)道岔區(qū)輪軌接觸幾何關(guān)系的影響分析
　　利用三次樣條插值對(duì)道岔區(qū)各控制斷面的輪廓進(jìn)行了擬合，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)任意非控制斷面輪廓的插值，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用區(qū)間線路輪軌幾何關(guān)系的基本原理，編制了道岔區(qū)輪軌接觸幾何子程序。運(yùn)用

2、該程序分析了車輪沿道岔方向前進(jìn)時(shí)輪對(duì)的搖頭角以及道岔區(qū)軌道的方向、軌距、水平等幾何不平順對(duì)輪軌接觸關(guān)系的影響。結(jié)果表明：即使不存在幾何不平順，道岔區(qū)內(nèi)輪軌幾何關(guān)系也會(huì)發(fā)生變化，而方向、水平不平順可能會(huì)使道岔的結(jié)構(gòu)不平順進(jìn)一步擴(kuò)大，合適的軌距加寬能改善道岔的結(jié)構(gòu)不平順。
　　2.建立了車輛.道岔耦合振動(dòng)模型
　　該模型中的車輛子系統(tǒng)由一個(gè)車體、兩個(gè)轉(zhuǎn)向架和四個(gè)輪對(duì)共七個(gè)剛體以及一二系懸掛所組成，對(duì)于車體和轉(zhuǎn)向架考慮了側(cè)滾、點(diǎn)頭

3、、搖頭、橫移和沉浮5個(gè)自由度，對(duì)于輪對(duì)考慮了側(cè)滾、搖頭、橫移和沉浮4個(gè)自由度，即共有31個(gè)自由度，在組建車輛子系統(tǒng)的方程時(shí)，對(duì)哈密爾頓原理中現(xiàn)有的“對(duì)號(hào)入座”法則進(jìn)行了改進(jìn)，使之與有限元分析中的計(jì)算機(jī)編碼法相統(tǒng)一。道岔子模型包含了道岔系統(tǒng)的各個(gè)部件，并考慮了尖軌和心軌的變截面特性，考慮了間隔鐵、頂鐵、連桿、外鎖閉裝置等部件的參振，考慮了滑床臺(tái)對(duì)尖軌、心軌的非線性支承。實(shí)現(xiàn)了輪軌接觸幾何關(guān)系的動(dòng)態(tài)計(jì)算，將動(dòng)態(tài)計(jì)算出的道岔的結(jié)構(gòu)不平順與幾何

4、不平順進(jìn)行疊加，并作為系統(tǒng)的激勵(lì)。
　　3.車輛-道岔耦合振動(dòng)特性及受幾何不平順的影響分析
　　采用本文編制的仿真程序，分析了列車直向和側(cè)向通過(guò)道岔時(shí)的動(dòng)力學(xué)特性，并討論了幾何不平順對(duì)行車安全性與平穩(wěn)性的影響。結(jié)果表明：當(dāng)列車直逆向過(guò)岔時(shí)，其垂向振動(dòng)比橫向振動(dòng)激烈得多，且在轉(zhuǎn)轍器部分的橫向振動(dòng)、轍叉部分的垂向振動(dòng)比其它部分更激烈，應(yīng)更注重轍叉部分高低不平順、轉(zhuǎn)轍器部分方向不平順的控制；當(dāng)列車側(cè)逆向過(guò)岔時(shí)，其橫向振動(dòng)比垂向振動(dòng)

5、激烈得多，且這主要由道岔側(cè)股導(dǎo)曲線上無(wú)外軌超高、圓曲線前無(wú)緩和曲線而引起的，道岔結(jié)構(gòu)不平順的影響較小，因此應(yīng)根據(jù)列車的安全性和平穩(wěn)性等指標(biāo)來(lái)給定道岔側(cè)股幾何不平順的控制標(biāo)準(zhǔn)，而不應(yīng)采用直股或相應(yīng)普通線路的控制標(biāo)準(zhǔn)。
　　4.軌道幾何不平順控制方法研究
　　提出并驗(yàn)證了在不同軌道不平順控制方法控制下軌道不平順譜范圍的計(jì)算方法，從軌道不平順譜的角度對(duì)幾何不平控制方法進(jìn)行研究，得出各種軌道不平順控制方法的優(yōu)劣，并結(jié)合幾何不平順條件

6、下車輛.道岔振動(dòng)特性分析的結(jié)果，提出了我國(guó)高速鐵路無(wú)砟軌道區(qū)間線路及道岔區(qū)幾何不平順靜態(tài)控制標(biāo)準(zhǔn)建議值。
　　5.無(wú)砟軌道道岔幾何形位精調(diào)軟件的研究
　　首先提出了利用軌道高程和平面的絕對(duì)偏差值來(lái)計(jì)算軌道高低和方向平順性控制指標(biāo)的新方法，并通過(guò)與用三維坐標(biāo)計(jì)算的精確結(jié)果的對(duì)比驗(yàn)證了該方法的正確性。該方法能反映出調(diào)后模擬值、調(diào)前實(shí)測(cè)值和調(diào)整值的本質(zhì)關(guān)系，且計(jì)算簡(jiǎn)單，有利于調(diào)整值的給出。之后，在系統(tǒng)分析道岔各幾何形位的基礎(chǔ)上，開(kāi)