高速鐵路軌道不平順功率譜及其與行車品質(zhì)關系研究.pdf

1、道不平順表征了軌道結構的宏觀幾何狀態(tài)，是軌道結構綜合性能和承載能力的重要體現(xiàn)。我國高速鐵路歷經(jīng)跨越式發(fā)展，已具備相當規(guī)模，但存在著運營時間短、管理經(jīng)驗少等不足，對高速鐵路軌道不平順的基本特征及其與高速行車品質(zhì)關聯(lián)關系的認識尚不深入細致，軌道不平順管理標準也處于試用階段，尚存在完善的空間。在此背景下，本文在總結和吸收前人研究成果基礎上，針對高速鐵路開展了軌道不平順功率譜及其與行車品質(zhì)關系的研究。
　　首先，綜合運用數(shù)據(jù)預處理方法、功

2、率譜密度估計方法和曲線擬合方法，系統(tǒng)地研究了高速鐵路軌道不平順譜的構建方法，編制了用于高速鐵路軌道不平順譜分析和構建的程序TIPSDAC。在此基礎上，分別以200～250km/h和250～350km/h速度等級高速鐵路軌道不平順實測數(shù)據(jù)為例，獲得了典型高速鐵路的軌道不平順譜，并分析了其頻率特征，進而與國內(nèi)外已有高速鐵路軌道譜進行了對比分析。
　　然后，基于車輛-軌道耦合動力學理論，編制了用于分析高速行車動力性能的高速車輛-軌道（板

3、式軌道和有砟軌道）耦合動力學分析程序，并運用商業(yè)軟件SIMPACK和現(xiàn)場動力學試驗數(shù)據(jù)對自編程序進行了驗證，說明了仿真程序的正確性和可靠性。
　　接著，基于高速車輛-板式軌道耦合動力學模型，分析了諧波型和隨機型軌道不平順（高低、軌向、水平和軌距等）對高速車輛動力學性能的影響，具體包括單個諧波和連續(xù)諧波不平順的波長、幅值對各動力學指標的影響規(guī)律，以及隨機不平順激擾下各動力學指標在時域、頻域的變化特征。以250～400km/h為分析速

4、度域，針對單個諧波軌道不平順，計算分析了其在1～200m波長下的幅值限值和各波長限值的動力學指標控制特性。根據(jù)上述計算結果，提取了單個諧波和連續(xù)諧波軌道不平順中對行車品質(zhì)影響較大的敏感波長成分。
　　最后，在對比分析我國與國外高速鐵路軌道不平順管理標準差異的基礎上，提出一種利用高速鐵路軌道不平順譜估算隨機不平順限值的方法。應用該方法，以中國高速鐵路無砟軌道不平順譜為輸入激擾，估算了我國典型高速車輛以250～400km/h速度在板式

5、無砟軌道上運行時，軌道高低、軌向、水平和軌距不平順在四種管理等級下的幅值限值，并將所估算限值與單個諧波不平順（10m和40m波長）限值及國內(nèi)外高速鐵路軌道不平順管理標準進行了對比。此外，基于軌道隨機不平順限值的估算方法，對高速鐵路軌道不平順譜的限值問題進行了研究，提出了250～400km/h行車速度域內(nèi)的高速鐵路軌道不平順譜建議限值，并說明了利用軌道譜限值評判線路平順狀態(tài)的方法。綜合以上分析，對我國高速鐵路軌道不平順管理標準的進一步完善