博格板式無碴軌道的豎向動(dòng)力分析.pdf

1、隨著我國高速鐵路客運(yùn)專線和城市軌道交通的快速發(fā)展，無碴軌道以穩(wěn)定性高、維修工作量顯著減少和技術(shù)相對(duì)成熟等特點(diǎn)得到較快發(fā)展，對(duì)無碴軌道的動(dòng)力分析顯得尤為必要。本文以國內(nèi)德國的博格板式無碴軌道作為研究對(duì)象，將列車和軌道視為一個(gè)整體系統(tǒng)，建立了列車與軌道豎向耦合振動(dòng)計(jì)算模型。 本文根據(jù)博格板式無碴軌道的特點(diǎn)將其離散成22個(gè)自由度的軌道豎向振動(dòng)分析有限單元的集合。取軌道每相鄰兩扣件之間的軌道為一個(gè)單元，其中鋼軌被模擬成連續(xù)彈性點(diǎn)支承的E

2、uler梁，軌道墊層模擬為線彈簧和阻尼器，軌道板在模型中作為彈性薄板來處理，砂漿模擬為線性均布面彈簧和阻尼器。把車輛模擬成6個(gè)自由度的多剛體系統(tǒng)模型。應(yīng)用勢(shì)能駐值原理和形成矩陣的“對(duì)號(hào)入座”法則建立了列車-軌道系統(tǒng)豎向振動(dòng)矩陣方程，并編制了相應(yīng)的Fortran計(jì)算程序。 根據(jù)建立的軌道豎向自由振動(dòng)分析模型，本文運(yùn)用子空間迭代法對(duì)博格板式無碴軌道進(jìn)行了自振分析。文中列出了前五階豎向自振頻率和振型圖。自振分析檢驗(yàn)了前面建立的軌道振動(dòng)

3、分析模型的正確性。 以豎向幾何不平順為激振源，本文對(duì)博格板式無碴軌道系統(tǒng)的豎向振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了初步的分析，并列出了部分系統(tǒng)豎向振動(dòng)響應(yīng)的時(shí)程曲線圖，直觀地表現(xiàn)了博格板式無碴軌道結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性。通過分析可知不平順對(duì)軌道板的豎向振動(dòng)位移影響較小，而對(duì)和不平順直接接觸的軌道部件和車輛部件如鋼軌、輪對(duì)等的影響比較大。 應(yīng)用模型進(jìn)行了博格板式無碴軌道的主要參數(shù)對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)的分析，主要包括鋼軌支點(diǎn)彈性系數(shù)、軌下墊層豎向阻尼、軌道板

4、的厚度、軌道板彈性模量等參數(shù)對(duì)鋼軌、軌道板、車體重心和前轉(zhuǎn)向架的豎向振動(dòng)位移和豎向振動(dòng)加速度還有輪軌相互作用力的影響的研究。并對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行合理取值，綜合考慮：鋼軌支點(diǎn)彈性系數(shù)在4×10<'7>N/m～6×10<'7>N/m之間比較合理：軌下墊層豎向阻尼取在1×10<'5>N·s/m～3×10<'5>N·s/m之間比較合理：軌道板厚取0.2m比較合理：車輛一系彈簧取在2.5e6N/m左右時(shí)比較合適；車輛二系彈簧取在1.52e6N/m左右