跨座式單軌交通車輛與軌道梁的動力相互作用研究.pdf

1、本文建立了跨座式單軌交通系統(tǒng)的車輛-軌道梁動力相互作用分析模型。該模型考慮了車輛與軌道梁之間的非線性輪軌接觸關(guān)系，考慮了所有輪胎的側(cè)偏特性及振動對側(cè)偏力的影響，并考慮了輪胎可能與軌道梁分離的情況。在該模型基礎(chǔ)上加入橫風荷載，建立了車輛-軌道梁-風系統(tǒng)動力學分析模型。主要進行了如下幾方面的研究工作:
　　(1)在詳細分析橡膠充氣輪胎的結(jié)構(gòu)、振動特性和側(cè)偏特性等力學特性的基礎(chǔ)上結(jié)合跨座式單軌交通系統(tǒng)的特點，建立了走行輪、導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪

2、的力學模型。該模型考慮了輪胎徑向振動的非線性特性;考慮了軌道梁振動因素對輪胎側(cè)偏特性和縱向滑轉(zhuǎn)的影響;考慮了輪胎脫離軌道面時對車輛-軌道梁系統(tǒng)動力響應(yīng)的影響。
　　(2)建立了15個自由度的跨座式單軌車輛的動力學模型，并應(yīng)用D'Alembert原理推導(dǎo)了相應(yīng)的振動微分方程;將軌道梁簡化為歐拉梁，建立了軌道梁的振動微分方程;結(jié)合輪軌接觸關(guān)系，采用模態(tài)綜合法，建立了車輛-軌道梁系統(tǒng)的耦合運動控制方程。基于本文的分析理論，采用Visua

3、l Fortan6.5編制了車輛-軌道梁系統(tǒng)動力相互作用分析的大型計算程序，并給出了程序的具體流程。
　　(3)以重慶市跨座式單軌交通系統(tǒng)牛角沱至李子壩區(qū)段的一預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁(Z206-25梁)為研究對象，模擬了跨座式單軌列車從駛?cè)氲今偝鲕壍懒旱娜^程，計算了不同車速下軌道梁和車輛的各項動力響應(yīng)，并將計算結(jié)果與實測結(jié)果做了比較，以驗證本文建立的分析模型及計算程序的可靠性。同時，還對施加在導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪的預(yù)壓力的合理取值范圍進行

4、了研究探討。
　　(4)將本文建立的車輛-軌道梁動力相互作用計算模型與已有的常用計算模型進行了比較。計算了不同車速下各模型的軌道梁和車輛的各項動力響應(yīng)，并將其結(jié)果作對比，以了解各種模型的適用情況。同時，對各輪胎的側(cè)偏特性對車輛-軌道梁系統(tǒng)動力響應(yīng)的影響進行了研究探討。
　　(5)在車輛-軌道梁動力相互作用計算模型的基礎(chǔ)上加入橫風荷載，建立了車輛-軌道梁-風系統(tǒng)動力學計算模型，計算分析了車輛和軌道梁在不同風速和不同車速影響下的

5、橫向動力響應(yīng)，并研究了橫風荷載對車輛和軌道梁動力響應(yīng)的貢獻。
　　研究表明:本文建立的計算模型基本能描述實際的車輛-軌道梁相互作用的關(guān)系，可以應(yīng)用到類似的軌道梁的設(shè)計和計算中;風速小于15 m/s時，對導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪施加10 kN的預(yù)壓力可以使各輪胎始終貼靠軌道滾動;車輛和軌道梁的響應(yīng)總體上隨車速和風速的提高而增大，車速小于80 km/h，風速小于20 m/s時，列車能夠安全、舒適地通過軌道梁;走行輪的側(cè)偏特性對車輛和軌道梁的響應(yīng)