一种高精度轨道单元及其在车辆-轨道耦合系统的应用

作     者：刘林芽 崔巍涛 秦佳良 左志远 LIU Linya;CUI Weitao;QIN Jialiang;ZUO Zhiyuan

作者机构：华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西南昌330013 

出 版 物：《铁道学报》 (Journal of the China Railway Society)

年 卷 期：2023年第45卷第12期

页      面：112-122页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFB2602200) 国家自然科学基金(52272348,51968025) 江西省自然科学基金(20192ACBL20009) 江西省青年科学基金(20202BABL214048) 江西省教育厅科学技术研究(GJJ200658)。 

主　　题：轨道单元 扣件胶垫 分布支承 耦合动力学 支承长度 

摘      要：轨道系统的精确仿真对于车辆-轨道系统动力学研究具有重要意义。基于有限元理论,提出一种高精度的考虑扣件分布支承式的三层轨道单元模型并推导其质量、刚度和阻尼矩阵,运用Lagrange方程建立车辆-轨道耦合动力学方程,并提出一种显-隐式积分算法进行数值计算,提高了计算效率。将该模型与传统的扣件集中支承式轨道模型进行比较,研究扣件分布支承与支承长度对车辆-轨道耦合系统振动的影响。结果表明,扣件集中支承式轨道模型会高估轮轨之间的相互作用力以及轮对和钢轨的垂向振动,放大钢轨“pinned-pinned频率附近的振动响应,扣件分布支承式轨道模型可以在时域和频域提供更精确的振幅结果;可以通过增加扣件胶垫支承长度来减轻轮轨相互作用及轨道结构的振动;采用建立的车辆-轨道耦合模型以及显-隐式积分算法可以在降低计算成本的情况下给出更为准确的结果。