風荷載作用下城市軌道交通車輛—軌道動力特性及車輛速度限值研究.pdf

1、隨著城市軌道交通迅速發(fā)展，極端天氣（強風）會給在高架線路上城市軌道列車的運行安全提出巨大的挑戰(zhàn)。由于線路超高、曲線半徑、軌道不平順等因素，使強風作用下列車在高架橋上的動力性能惡化，嚴重影響列車安全運行，甚至會造成脫軌、傾覆等事故。為提高強風作用下列車在高架線路上安全運行性，本文分析了復雜情況下的車-線-橋動力學性能，為計算強風作用下城市軌道列車安全運行提供了一種有效分析方法。主要工作如下:
　　(1)在總結和分析國內外對車輛-軌道

2、-橋梁動力特性及強風作用下列車速度限值的研究基礎上，針對強風作用下在高架橋曲線段、直線段的車輛運行時遇到的實際問題，提出了以有限元法和剛柔耦合法為基礎，分析計算風荷載作用下的車-線-橋的動力學響應并依此制定出適合城市軌道列車安全運行的速度限值為目標的整個研究思路。
　　(2)考慮到目前的主流有限元軟件及多體動力學軟件無法單獨進行風荷載作用下的車-線-橋的動力特性數(shù)值模擬，本文提出采用多體動力學軟件SIMPACK和有限元軟件ANSY

3、S相結合的方式，實現(xiàn)了剛柔聯(lián)合仿真，解決了曲線超高、曲率以及緩和曲線等因素給車-線-橋耦合系統(tǒng)帶來的數(shù)值積分困難。
　　(3)根據(jù)所建立的模型，逐一分析了曲線半徑、車速、穩(wěn)態(tài)風等因素對輪軌動力學響應、梁體力學指標的影響。在不考慮風力對橋梁的直接作用時，梁體的動力學指標良好，相比風速、車速，橋梁動力響應對于曲線半徑變化較不敏感。
　　(4)在穩(wěn)態(tài)風時程激勵的基礎上，結合試驗提出了瞬時風作用下的時程激勵方式，結果表明:某一風速等

4、級下瞬時風速對輪軌產生的動力學響應與比它風速等級高一級的穩(wěn)態(tài)風速下的產生的動力學響應近似相等。
　　(5)利用力的分解法分析了在不同風速角下的列車動力性能，結果表明:列車在受垂直于車速方向的風荷載時，其動力響應值不是列車在此風速下的最大動力響應值。8級風速下，車速為60km/h時，風速角度為-75°時，橫向力為18.99kN，垂向力為77.33kN，脫軌系數(shù)0.30，相比在90°下，增加了橫向力增長了5.8％，垂向力增加了0.2％