鐵路有砟軌道下沉及高低不平順發(fā)展預測研究.pdf

1、隨著鐵路向高速、重載方向發(fā)展，有砟軌道在列車動荷載作用下承受的振動與沖擊增加，軌道破壞速度加劇，線路養(yǎng)護維修工作量增加，而可供養(yǎng)護維修作業(yè)的時間越來越少，出現(xiàn)了運輸和養(yǎng)護維修之間的矛盾。如何更好地處理這一矛盾，是現(xiàn)代鐵路軌道養(yǎng)護維修管理亟待解決的問題。高（快）速行車條件下，及時了解和掌控軌道狀態(tài)及其變化規(guī)律，合理制訂一套能有效處理運輸和養(yǎng)護維修之間矛盾的管理體系是時代發(fā)展的趨勢和必然要求，而我國在軌道管理方面，無論是基礎理論研究還是系統(tǒng)

2、開發(fā)應用與國外鐵路發(fā)達國家相比，都存在一定差距。因此，在我國高（快）速鐵路大力發(fā)展之際，不失時機地開展軌道管理基礎研究工作，具有重要意義。 本文在簡要概述國內(nèi)外鐵路軌道維修管理狀況、軌道管理基礎理論研究與應用系統(tǒng)開發(fā)以及車輛—軌道耦合動力學研究歷史和現(xiàn)狀基礎上，針對鐵路車輛、軌道、線路基礎間的動態(tài)相互作用問題，提出將車輛—軌道耦合振動系統(tǒng)與軌道下沉變形相結合，以車輛動力學、軌道動力學、軌道下沉變形機理為基礎，應用計算機數(shù)值仿真方

3、法研究鐵路軌道在車輛移動荷載作用下的下沉變形以及由此產(chǎn)生的軌道不平順動態(tài)變化，預測軌道不平順發(fā)展的研究思路。軌道累積下沉計算模型與車輛—軌道耦合振動模型是軌道累積下沉及不平順發(fā)展仿真預測的基礎。為此，本文總結分析了國內(nèi)外現(xiàn)有軌道下沉模型及其特點，為選擇合適的模型作為仿真分析之用奠定了基礎。 軌道不平順發(fā)展是衡量軌道下沉破壞的重要指標之一。本文對軌道不平順含義、分類及軌道不平順有關特性闡述基礎上，著重總結了軌道不平順管理標準、不平

4、順發(fā)展預測兩方面的研究狀況及存在的問題。在對國內(nèi)外軌道高低不平順發(fā)展預測研究方法總結基礎上，提出了基于軌道下沉和軌面高低不平順發(fā)展間關系的高低不平順發(fā)展預測模型。 基于車輛—軌道耦合動力學理論思想，建立了具有二系懸掛的整車車輛—軌道垂向耦合動力學模型。模型中軌道采用三層彈性離散點支承梁模型，能充分反映道床的動力影響和模擬道床板結、軌枕空吊等局部動力性不平順的影響。通過仿真算例，驗證了車輛，軌道垂向耦合動力學模型和仿真程序的正確性

5、。 基于京廣線K80+000～K160+000區(qū)間軌道不平順動態(tài)檢測數(shù)據(jù)，應用數(shù)理統(tǒng)計方法，對軌道動態(tài)不平順進行了統(tǒng)計分析。以高低不平順為例，研究了軌道不平順的概率分布特征。分析了軌道不平順區(qū)段最大值和區(qū)段標準差間相關關系以及不同單元區(qū)段劃分長度對兩者相關關系的影響。再現(xiàn)了實際軌道不平順發(fā)展變化規(guī)律，分析了不同軌道結構條件、線路基礎條件以及運營條件對軌道不平順狀態(tài)、概率分布及其發(fā)展變化的影響。在上述統(tǒng)計分析基礎上，分析討論了基于

6、不平順概率分布特征的不平順發(fā)展統(tǒng)計預測方法，比較了幾種統(tǒng)計預測模型的預測效果和預測精度，分析了狀態(tài)轉移概率矩陣法在不平順發(fā)展預測方面的應用。根據(jù)軌道狀態(tài)發(fā)展變化規(guī)律，建立了軌道狀態(tài)長時性發(fā)展預測模型，通過算例，分析了預測模型的可行性。 應用軌道動態(tài)下沉研究方法，通過將車輛—軌道垂向耦合動力學模型、軌道下沉模型和高低不平順發(fā)展模型相聯(lián)系開發(fā)仿真程序，分析了有砟軌道動態(tài)下沉特性，探討了有砟軌道下沉主要影響參數(shù)，提出在有砟軌道結構設計