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市域快线铁路橡胶浮置板轨道振动特性研究

市域快线铁路橡胶浮置板轨道振动特性研究

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作者：霍磊北京交通大学

学位级别：硕士

市域快线铁路是一种较为新型的轨道交通型式,它能够为城市中心区与郊区之间提供便捷的公交化服务。随着市域快线铁路的发展,列车运行引发的环境振动问题也日益显现出来。为减轻振动,在市域快线铁路的高等减振地段铺设了橡胶浮置板轨道... 详细信息

市域快线铁路是一种较为新型的轨道交通型式,它能够为城市中心区与郊区之间提供便捷的公交化服务。随着市域快线铁路的发展,列车运行引发的环境振动问题也日益显现出来。为减轻振动,在市域快线铁路的高等减振地段铺设了橡胶浮置板轨道。但浮置板轨道在此种新型轨道交通型式中的应用后,对于参数分析、振动传播特性等动力学的研究尚不充分。本文针对市域快线铁路橡胶浮置板轨道中的参数影响及振动传播问题,通过建立市域快线列车-橡胶浮置板轨道-路基耦合动力学模型并进行动力学仿真,首先对车轨系统动力学响应进行了系统的参数分析;然后研究了参数对不同动力学指标的敏感性,讨论了敏感参数的随机性对动力学指标概率分布的影响;最后,考虑振动传播的随机性,进一步研究了路基振动传播和分布等规律。研究结论将为市域快线铁路减振设计及养护维修等提供一定的理论指导。本文主要工作及结论如下:1、基于车轨耦合动力学理论,建立了市域快线列车-橡胶浮置板轨道-路基耦合动力学模型,并验证了模型及求解方法的正确性。市域快线列车模型基于多体动力学理论建立;橡胶浮置板轨道-路基模型基于有限元理论建立;通过自编程序实现了车轨耦合的求解过程。通过将理论计算结果与现场测试结果进行对比,验证了模型及求解方法的正确性。2、从时域和频域的角度出发,系统研究了车辆速度、扣件刚度、减振垫刚度和车辆轴重四个参数对车体垂向加速度、轮轨垂向力、轨道结构垂向位移和加速度等动力学指标的影响。车辆速度提高会引起车体垂向加速度明显增大;扣件刚度提高会引起钢轨垂向位移明显减小,底座板和路基垂向加速度明显增大;减振垫刚度提高会引起车体垂向加速度、钢轨和轨道板的垂向位移及加速度明显减小,底座板和路基的垂向加速度明显增大;车辆轴重提高会引起轮轨垂向力、钢轨和轨道板的垂向位移明显增大。3、从参数的随机性角度出发,首先研究了参数对不同动力学指标的敏感性,然后重点考虑轨道结构位移安全性和振动控制,讨论了敏感参数减振垫刚度和扣件刚度的随机性对不同动力学指标概率分布的影响。减振垫刚度随机性会引起钢轨、轨道板的垂向位移幅值呈现明显的正态分布特征,底座板、路基垂向加速度幅值呈现离散不规则的分布;扣件刚度随机性会引起钢轨垂向位移幅值呈现较为明显的正态分布特征。4、从振动传播的随机性角度出发,考虑振动加速度的矢量特征,研究了路基振动传播规律、空间及概率分布特征。列车运行过程中,路基振动加速度方向不断旋转并且垂向振动会更加突出;路基内部振动传递呈现一定的方向性且以转动传递为主;路基振动在底座板缝和轨道板缝等位置处会明显放大且自放大区向周围衰减,但是沿路基横向会先衰减后增大;路基水平面振动加速度大小统计有明显正态分布特征,而横断面内振动加速度统计没有明显的分布特征。图62幅,表39个,参考文献70篇。

关键词：市域快线铁路橡胶浮置板轨道参数分析振动传播随机性

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160km/h市域快线铁路钢弹簧浮置板轨道振动特性分析

160km/h市域快线铁路钢弹簧浮置板轨道振动特性分析

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作者：钟泽方西南交通大学

学位级别：硕士

市域铁路能有效串联起主城区与边远城区,加快都市圈内部资源、人员流通。市域快线铁路相比城市轨道交通,列车运行速度更高、轴重更大,伴随而来的是更加严重的振动与噪声问题,选择合适的减振轨道变得更加重要。钢弹簧浮置板轨道主要应用... 详细信息

市域铁路能有效串联起主城区与边远城区,加快都市圈内部资源、人员流通。市域快线铁路相比城市轨道交通,列车运行速度更高、轴重更大,伴随而来的是更加严重的振动与噪声问题,选择合适的减振轨道变得更加重要。钢弹簧浮置板轨道主要应用于时速100公里及以下的城市轨道交通中,用于市域快线铁路的实例较少,且对于市域快线铁路工况下钢弹簧浮置板的适应性研究不足。因此,开展市域快线铁路钢弹簧浮置板轨道结构研究具有一定的意义。本文以钢弹簧浮置板轨道在市域快线铁路上的适应性问题为研究背景,围绕装配式钢弹簧浮置板的振动特性,主要开展了以下研究:(1)建立装配式钢弹簧浮置板有限元模型,分析结构参数对系统固有频率的影响规律。装配式钢弹簧浮置板的固有频率较低,前3阶固有频率分别为:9.80Hz、10.98Hz、14.60Hz;钢弹簧浮置板轨道低阶固有频率与浮置板板长、板宽、厚度、隔振器间距负相关,与隔振器刚度正相关,隔振器刚度与间距的变化对浮置板低阶频率影响更明显。(2)建立列车—浮置板—隧道耦合动力学模型,研究了列车时速、隔振器刚度对系统动力响应的影响规律,对比了不同工况的减振性能,提出了限位装置的布置方案。装配式钢弹簧浮置板轨道满足市域列车快速运行时的安全平稳性要求;列车横垂向振动加速度、结构垂向位移与隔振器刚度负相关,当隔振器刚度从7.5k N/mm增加至15.0k N/mm时,钢轨和浮置板的垂向位移分别降低30.2%和41.6%,隔振器刚度继续增加后,对位移的影响减小;浮置板轨道的减振性能与隔振器刚度负相关,装配式钢弹簧浮置板减振性能超过15d B,对于高频振动的减振性能更加明显。(3)通过静、动力学计算,分析了板缝处剪力铰与共享隔振器对板端位移的约束作用。增设共享隔振器有利于减小长板以及钢轨板端的垂向位移,同时增设剪力铰与共享隔振器对于板端约束效果更好。

关键词：市域快线铁路钢弹簧浮置板振动特性数值模拟

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