嚴(yán)寒地區(qū)路基凍脹下車輛-無砟軌道系統(tǒng)的動力學(xué)行為研究.pdf

1、隨著我國嚴(yán)寒地區(qū)高速鐵路的不斷修建發(fā)展，寒區(qū)路基凍脹對行車的影響越來越突出。路基凍脹成為了寒區(qū)高速鐵路運營維護中急需解決的重大工程問題。寒區(qū)路基凍脹問題會導(dǎo)致無砟軌道產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞和不平順，直接影響列車的安全平穩(wěn)運行，同時也是導(dǎo)致嚴(yán)寒地區(qū)高速鐵路冬季降速運營的關(guān)鍵影響因素。既有研究中，國內(nèi)外針對路基凍脹機理和控制措施等研究較多，對路基凍脹下無砟軌道動力學(xué)行為的研究相對較少，特別是凍脹對車輛動力學(xué)的影響、凍脹下車-軌動力響應(yīng)等研究相對匱乏。

2、
　　本文通過采用SIMPACK與ABAQUS聯(lián)合仿真方法，建立了車輛-無砟軌道剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)分析模型，分析了不同凍脹波長及幅值對車輛-軌道系統(tǒng)的輪軌動力響應(yīng)。此外，本文基于ABAQUS子程序，建立了鋼軌-軌道-路基移動荷載動力學(xué)分析模型，研究了凍脹區(qū)車輛移動荷載下基礎(chǔ)動力學(xué)響應(yīng)特性，最后研究了不同線路參數(shù)對車輛-軌道動力學(xué)特性的影響。本文的主要研究工作及成果如下:
　　(1)建立了車輛-無砟軌道空間耦合動力學(xué)分析模型。通過

3、SIMPACK建立了精細化車輛模型，采用了較為精準(zhǔn)的輪軌接觸計算算法。通過ABAQUS建立了柔性線路模型，計算了柔性線路的模態(tài)信息及子結(jié)構(gòu)縮減，通過FLEXTRACK柔性線路接口實現(xiàn)了車輛-無砟軌道剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型的建立。
　　(2)揭示了凍脹單波及多波對行車安全性及穩(wěn)定性的影響特性?；脖韺拥膯尾爸芷谛詢雒浂嗖黠@影響行車的安全性及穩(wěn)定性。無論是單波凍脹還是多波凍脹，隨著凍脹波長的增加，輪軌垂向力、橫向力、脫軌系數(shù)及輪重減載

4、率均有變小的趨勢。凍脹波長越長，對行車的影響越小。隨著單波及多波凍脹幅值的增大，輪軌垂向力、橫向力、脫軌系數(shù)及輪重減載率均發(fā)生明顯的增大。凍脹幅值越大，行車的安全性越低。
　　(3)分析了車輛移動荷載下凍脹區(qū)域的軌下基礎(chǔ)力學(xué)特性。列車移動荷載作用下，不同的凍脹條件對應(yīng)著不同的軌下動力學(xué)響應(yīng)。無論是單波凍脹還是多波凍脹，鋼軌、軌道板及路基的動位移、動應(yīng)力和振動加速度均隨著凍脹波長的增大而減小，隨著凍脹幅值的增大而增大。
　　(

5、4)研究了凍脹區(qū)域內(nèi)線路參數(shù)對車輛-軌道-路基結(jié)構(gòu)的動力學(xué)影響特性。凍脹區(qū)域內(nèi)，不同的線路參數(shù)條件也對應(yīng)著不同的輪軌動力特性及軌下基礎(chǔ)的動力響應(yīng)特性。凍脹區(qū)域內(nèi)的輪軌垂向力、橫向力均隨著行車速度的增加而增加。鋼軌、軌道板以及基床表層的位移、應(yīng)力及振動加速度均隨著行車速度的增加而增加。隨著扣件剛度的增大，輪軌垂、橫向力均變大，但是脫軌系數(shù)、輪重減載率及車體的垂、橫向加速度基本不變。鋼軌垂向振動加速度隨著線路扣件剛度的增大而增大。鋼軌垂向位