現(xiàn)代有軌電車埋入式軌道結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、有軌電車經(jīng)歷了興起—衰落—復(fù)興的階段。近年來(lái)，我國(guó)也掀起了建設(shè)現(xiàn)代有軌電車的熱潮。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前北京、上海、天津、廣東省市已經(jīng)規(guī)劃了50多條現(xiàn)代有軌電車線路，規(guī)劃里程高達(dá)1300多公里，總投資將超過(guò)3000億元。然而現(xiàn)代有軌電車目前應(yīng)用較多的埋入式結(jié)構(gòu)在鋼軌型式、鋼軌固定方式、荷載形式、軌道結(jié)構(gòu)受力、設(shè)計(jì)參數(shù)等方面與普速鐵路、地鐵等存在顯著不同，上述技術(shù)也是現(xiàn)代有軌電車埋入式軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)。尤其在現(xiàn)代有軌電車列車—埋入式軌道結(jié)構(gòu)之間

2、動(dòng)態(tài)相互作用及軌道結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化方面，國(guó)內(nèi)缺乏較為系統(tǒng)完整的研究，因此有必要根據(jù)現(xiàn)代有軌電車列車以及埋入式軌道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，建立現(xiàn)代有軌電車—埋入式軌道靜力學(xué)以及動(dòng)力學(xué)分析模型，對(duì)軌道結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行理論分析并提出相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化范圍，為建立我國(guó)現(xiàn)代有軌電車技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及現(xiàn)代有軌電車埋入式軌道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、研究提供一定的指導(dǎo)。本文主要開展了以下幾方面的研究工作:
　　(1)論文歸納總結(jié)了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)代有軌電車發(fā)展及研究現(xiàn)狀以及埋入式軌道結(jié)構(gòu)力學(xué)分析

3、方法的研究現(xiàn)狀，明確了現(xiàn)代有軌電車埋入式軌道結(jié)構(gòu)參數(shù)研究的意義和研究方向。
　　(2)考慮到埋入式軌道結(jié)構(gòu)不僅要承受列車荷載作用，更多的會(huì)承受來(lái)自道路交通荷載作用這一荷載特性，并根據(jù)埋入式軌道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)建立了獨(dú)立路權(quán)地段以及混行交通地段埋入式軌道結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算模型。從靜力學(xué)的角度分別對(duì)獨(dú)立路權(quán)地段和混行交通地段無(wú)扣件系統(tǒng)的埋入式軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化研究。通過(guò)靜力分析，初步確定了軌下支承垂向剛度、道床板下基礎(chǔ)面剛度優(yōu)化范圍，并建議軌腰

4、填充材料的彈性模量取10～15MPa之間。
　　(3)基于多剛體動(dòng)力學(xué)理論建立了70％低地板現(xiàn)代有軌電車車輛動(dòng)力學(xué)模型;考慮到埋入式軌道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)根據(jù)有限元分析方法，建立了埋入式軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型，然后通過(guò)輪軌接觸理論將有軌電車車輛動(dòng)力學(xué)模型和軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型耦合建立了現(xiàn)代有軌電車—埋入式軌道剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)模型，并根據(jù)既有文獻(xiàn)研究成果驗(yàn)證和完善動(dòng)力學(xué)模型。從動(dòng)力學(xué)的角度對(duì)鋼軌型式、鋼軌固定方式進(jìn)行分析，并針對(duì)無(wú)扣件系統(tǒng)的埋入式軌道

5、結(jié)構(gòu)開展了軌道結(jié)構(gòu)剛度及阻尼參數(shù)優(yōu)化研究。通過(guò)動(dòng)力學(xué)分析并綜合靜力學(xué)相關(guān)研究結(jié)果，建議埋入式軌道結(jié)構(gòu)鋼軌采用59R2槽型軌較優(yōu)，在直線上無(wú)扣件系統(tǒng)埋入式軌道結(jié)構(gòu)性能要優(yōu)于有扣件系統(tǒng)埋入式軌道結(jié)構(gòu)，對(duì)于小半徑曲線地段，是否設(shè)置扣件固定鋼軌需按照具體的線路條件對(duì)鋼軌和填充物的受力情況進(jìn)行分析后綜合考慮;建議軌下垂向支承剛度取30～40kN/mm;軌下支承垂向阻尼不宜高于75kN·s/m;道床板下基礎(chǔ)面剛度取60～76MPa/m。半徑為30m