基于轨道线形波段分离的大跨度铁路桥梁行车舒适性评价

作     者：何鑫 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：晋智斌

授予年度：2022年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：大跨度桥梁 轨道不平顺 动态弦测 行车舒适性 滤波 

摘      要：因高速铁路具有速度较快、安全性好、输送力强、舒适方便、能耗较低等优点,在国内外的交通运输中得到快速发展。近年来伴随着高速铁路列车的运营速度不断提升以及高速重载铁路的快速发展,列车轮对与轨道之间的激励越来越强。轨道几何形位是列车轮轨系统的激扰源,对机车车辆振动和轮轨力的影响较大,导致轨道几何形位成为影响列车安全性和舒适性的重要因素。研究列车运行平稳性和舒适性时,轨道不平顺就显得尤为重要。目前对于大跨度桥梁行车舒适性的研究备受关注,本文以行车舒适性为控制目标,探讨了基于轨道线形波段分离的大跨度桥梁行车舒适性的评价。主要研究工作如下:(1)通过分析桥梁变形的不同变形线形与其对应的车辆振动加速度的关系,以及车辆加速度对轨道位移幅值的频响函数,确定了长短波分离的可行性和分离界限。并对长短波部分加速度的近似解作了介绍,通过弦测矢度值可得短波加速度近似解,曲率计算可得长波加速度近似解。然后介绍了目前长短波滤波分离所遇到的信号泄露问题,并通过改进现有滤波器有效减小了泄露问题。(2)分析现有的轨道不平顺弦测方法,静态弦测方法不能反应列车过桥时车桥的相互作用,现有的动态弦测方法也存在精度上的缺陷。为了进一步提升检测精度,本文提出了三测点的桥上动态弦测方法。通过比较不同检测方法和列车振动响应时程曲线的相似性,发现三测点的桥上动态弦测矢度值能更好的反映列车加速度响应的规律。(3)研究了轨道随机不平顺、桥梁附加变形短波的加速度组合关系,通过与轨道随机不平顺、桥梁附加变形短波叠加后的加速度相比,结果表明轨道随机不平顺、桥梁附加变形短波的加速度基本满足“平方和开平方(SRSS)组合关系。然后用加速度近似解替换组合公式里的加速度,再进行计算和推导,发现轨道随机不平顺、桥梁附加变形短波的加速度近似解也满足“平方和开平方组合关系。同理,将该组合关系推导至长短波的加速度组合,结果表明轨道随机不平顺、桥梁附加变形短波和桥梁附加变形长波三种轨道变形的加速度近似解满足“平方和开平方组合关系。最后通过该组合关系式,反推出以弦测法幅值为指标的舒适性控制标准。以达到更为简单方便的控制大跨桥的行车舒适性的目的。