鐵路有砟軌道下沉及高低不平順發(fā)展預(yù)測(cè)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(dòng)荷載作用下承受的振動(dòng)與沖擊增加，軌道破壞速度加劇，線路養(yǎng)護(hù)維修工作量增加，而可供養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)的時(shí)間越來(lái)越少，出現(xiàn)了運(yùn)輸和養(yǎng)護(hù)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(hù)維修管理亟待解決的問(wèn)題。高（快）速行車條件下，及時(shí)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(yùn)輸和養(yǎng)護(hù)維修之間矛盾的管理體系是時(shí)代發(fā)展的趨勢(shì)和必然要求，而我國(guó)在軌道管理方面，無(wú)論是基礎(chǔ)理論研究還是系統(tǒng)

2、開發(fā)應(yīng)用與國(guó)外鐵路發(fā)達(dá)國(guó)家相比，都存在一定差距。因此，在我國(guó)高（快）速鐵路大力發(fā)展之際，不失時(shí)機(jī)地開展軌道管理基礎(chǔ)研究工作，具有重要意義。 本文在簡(jiǎn)要概述國(guó)內(nèi)外鐵路軌道維修管理狀況、軌道管理基礎(chǔ)理論研究與應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)以及車輛—軌道耦合動(dòng)力學(xué)研究歷史和現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，針對(duì)鐵路車輛、軌道、線路基礎(chǔ)間的動(dòng)態(tài)相互作用問(wèn)題，提出將車輛—軌道耦合振動(dòng)系統(tǒng)與軌道下沉變形相結(jié)合，以車輛動(dòng)力學(xué)、軌道動(dòng)力學(xué)、軌道下沉變形機(jī)理為基礎(chǔ)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真方

3、法研究鐵路軌道在車輛移動(dòng)荷載作用下的下沉變形以及由此產(chǎn)生的軌道不平順動(dòng)態(tài)變化，預(yù)測(cè)軌道不平順發(fā)展的研究思路。軌道累積下沉計(jì)算模型與車輛—軌道耦合振動(dòng)模型是軌道累積下沉及不平順發(fā)展仿真預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。為此，本文總結(jié)分析了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有軌道下沉模型及其特點(diǎn)，為選擇合適的模型作為仿真分析之用奠定了基礎(chǔ)。 軌道不平順發(fā)展是衡量軌道下沉破壞的重要指標(biāo)之一。本文對(duì)軌道不平順含義、分類及軌道不平順有關(guān)特性闡述基礎(chǔ)上，著重總結(jié)了軌道不平順管理標(biāo)準(zhǔn)、不平

4、順發(fā)展預(yù)測(cè)兩方面的研究狀況及存在的問(wèn)題。在對(duì)國(guó)內(nèi)外軌道高低不平順發(fā)展預(yù)測(cè)研究方法總結(jié)基礎(chǔ)上，提出了基于軌道下沉和軌面高低不平順發(fā)展間關(guān)系的高低不平順發(fā)展預(yù)測(cè)模型。 基于車輛—軌道耦合動(dòng)力學(xué)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(dòng)力學(xué)模型。模型中軌道采用三層彈性離散點(diǎn)支承梁模型，能充分反映道床的動(dòng)力影響和模擬道床板結(jié)、軌枕空吊等局部動(dòng)力性不平順的影響。通過(guò)仿真算例，驗(yàn)證了車輛，軌道垂向耦合動(dòng)力學(xué)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(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)軌道動(dòng)態(tài)不平順進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)差間相關(guān)關(guān)系以及不同單元區(qū)段劃分長(zhǎng)度對(duì)兩者相關(guān)關(guān)系的影響。再現(xiàn)了實(shí)際軌道不平順發(fā)展變化規(guī)律，分析了不同軌道結(jié)構(gòu)條件、線路基礎(chǔ)條件以及運(yùn)營(yíng)條件對(duì)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(jì)分析基礎(chǔ)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(jì)預(yù)測(cè)方法，比較了幾種統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)效果和預(yù)測(cè)精度，分析了狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣法在不平順發(fā)展預(yù)測(cè)方面的應(yīng)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(zhǎng)時(shí)性發(fā)展預(yù)測(cè)模型，通過(guò)算例，分析了預(yù)測(cè)模型的可行性。 應(yīng)用軌道動(dòng)態(tài)下沉研究方法，通過(guò)將車輛—軌道垂向耦合動(dòng)力學(xué)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(dòng)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)