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高速铁路简支梁桥横向变位对行车性能影响研究

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高速铁路简支梁桥横向变位对行车性能影响研究

作者：许添鑫中南大学

学位级别：硕士

我国高速铁路中桥梁占有大量比例,由于地形环境复杂、自然灾害频发,导致梁体发生各类变位,对钢轨平顺性与行车性能造成较大影响。为研究梁体横向变位下高铁行车性能,本文基于CRTS II型无砟轨道-简支梁桥系统,推导了梁体横向变位下钢轨... 详细信息

我国高速铁路中桥梁占有大量比例,由于地形环境复杂、自然灾害频发,导致梁体发生各类变位,对钢轨平顺性与行车性能造成较大影响。为研究梁体横向变位下高铁行车性能,本文基于CRTS II型无砟轨道-简支梁桥系统,推导了梁体横向变位下钢轨映射变形机理,建立车-轨-桥耦合模型,研究了梁体横向变位下高铁行车性能,对行车响应影响因素进行研究分析,并给出梁体横向变位阈值。主要研究内容如下:(1)基于最小势能原理,考虑不同梁体横向变位模式与实际轨道结构组成,推导了简支梁桥主梁横向变位与钢轨几何位形间映射关系理论模型,并利用有限元模型验证理论模型正确性,分析了梁体横向变位模式、变位幅值以及层间构件横向刚度对钢轨映射变形影响;(2)基于ANSYS与Matlab联合仿真方法,结合相关动力学理论,建立车-轨-桥耦合分析模型,利用已有算例验证其合理性;(3)将梁体横向变位下钢轨附加不平顺与初始不平顺叠加,形成梁体横向变位下钢轨不平顺,利用车桥模型进行梁体横向变位幅值对行车指标影响分析,比对不同梁体变位模式下行车性能差异,给出梁体横向变位阈值,并分析了层间构件横向刚度、轨道-桥梁模型梁层数对钢轨不平顺和行车响应影响。图60幅,表16个,参考文献93篇

关键词：简支梁桥横向变位映射关系行车性能

基于循环模型的盾构隧道地铁列车行车性能分析

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现代城市轨道交通 2023年第10期 60-66页

作者：牛刚张光伟靳兆阳张伟中交海峡建设投资发展有限公司福建福州350015 中国交建轨道交通分公司北京101300 福建理工大学土木工程学院福建福州350118

为提高盾构隧道中地铁列车运行性能分析的效率,构建一种循环计算模型。这一模型将地铁列车、轨道、盾构管片和土体形成一个闭环,目的在于通过减少自由度数量,缩短计算时间。模型中,地铁列车采用多刚体动力学进行模拟,而钢轨、轨道、盾... 详细信息

为提高盾构隧道中地铁列车运行性能分析的效率,构建一种循环计算模型。这一模型将地铁列车、轨道、盾构管片和土体形成一个闭环,目的在于通过减少自由度数量,缩短计算时间。模型中,地铁列车采用多刚体动力学进行模拟,而钢轨、轨道、盾构管片以及土体则通过有限元法进行建模。这两部分通过轮轨接触关系进行耦合。依据已有文献及完整模型的计算结果,进行循环模型计算准确性的验证。结果显示,提出的模型计算结果与完整模型相符,且所需的自由度数量仅为完整模型的1/5。最后,以长乐滨海快线机场站至中间风井区间的盾构区间为例,分析轨道结构动力响应及列车的运行安全性、平稳性和舒适性。分析结果显示,所有指标均符合规定要求。

关键词：地铁盾构隧道行车性能计算效率有限元分析

不同操作模式下重载列车长大下坡道曲线地段行车性能分析

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不同操作模式下重载列车长大下坡道曲线地段行车性能分析

作者：蒋立干北京交通大学

学位级别：硕士

近年来经济的快速发展、对运输能力的不断需求,推动着我国重载运输朝着大轴重、长编组的方向发展。长编组条件下列车制动波传递需要更长时间,列车纵向冲动作用不容忽视。我国地势复杂,山区丘陵较多,近年来重载铁路在通过复杂路段时不得... 详细信息

近年来经济的快速发展、对运输能力的不断需求,推动着我国重载运输朝着大轴重、长编组的方向发展。长编组条件下列车制动波传递需要更长时间,列车纵向冲动作用不容忽视。我国地势复杂,山区丘陵较多,近年来重载铁路在通过复杂路段时不得不采用大坡道、小曲线以克服地形高差。若此时在复杂线路条件下制动,列车纵向冲动加剧轮轨作用,成为危及行车安全的主要风险源,因此开展重载列车在长大下坡道曲线地段行车性能研究具有十分重要的意义。本文建立了满足长大下坡道曲线地段行车性能模拟的重载列车系统动力学模型,分析了重载列车在常用全制动、紧急制动和循环制动工况下曲线段的行车性能分析,并根据行车性能指标变化趋势给出了大坡度小曲线半径推荐值。研究成果如下:（1）在多体动力学、列车纵向动力学基础上,考虑列车空气制动特性、钩缓系统迟滞特性,建立了列车纵向动力学模型、货车模型和纵、横、垂三维混合列车动力学模型,并验证了模型的正确性,为重载列车长大坡道曲线段行车性能分析提供科学手段。（2）对长大列车在制动工况曲线通过安全性分析,得到列车最大车钩位和曲线段车辆最大车钩位并不一致,车钩力最值相差较大;在制动工况下,列车以前后偏载、在轨道面扭转的状态运行,且常用全制动和紧急制动是前转向架被抬起、后转向架被挤压,循环制动是前转向架被挤压、后转向架被抬起。通过与不考虑纵向冲动车辆的曲线通过性能对比发现,列车制动不同步造成的纵向冲动加剧轮轨作用,其中紧急制动最明显,在13‰坡道500m半径曲线地段表现为轮轨横向力增大28.0%、脱轨系数增大33.3%、倾覆系数增大55.6%、轮重减载率增大100.0%。（3）分析圆曲线半径对行车性能的影响。当曲线半径小于800m时,考虑纵向冲动和不考虑纵向冲动条件下的动力学指标提高幅度较大;曲线半径大于800m后,两种情况下的各项动力学指标变化趋于平缓,从提高列车行车安全、减缓曲线病害角度考虑,建议长大坡度最小曲线半径取800m。

关键词：重载列车纵向动力学长大下坡制动行车性能

桥墩裂纹对铁路桥梁结构振动及行车性能影响分析

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结构工程师 2017年第2期33卷 103-108页

作者：何志辉喻建云宋晓东吴定俊粤水电轨道交通建设有限公司广州510000 南昌轨道交通集团有限公司南昌330000 东南大学桥梁工程系南京210096 同济大学桥梁工程系上海200092

建立了某铁路桥梁桥墩开裂前后的有限元模型,并通过车-桥耦合振动分析对桥梁的结构动力响应以及行车安全性进行了研究。计算结果表明,桥梁墩顶横向抗推度减少约15%,桥梁横向、纵向自振频率降幅在3%以内。C62列车和准高速列车过桥时,桥... 详细信息

建立了某铁路桥梁桥墩开裂前后的有限元模型,并通过车-桥耦合振动分析对桥梁的结构动力响应以及行车安全性进行了研究。计算结果表明,桥梁墩顶横向抗推度减少约15%,桥梁横向、纵向自振频率降幅在3%以内。C62列车和准高速列车过桥时,桥墩墩顶横向振幅增加约10%,最大振幅远小于规范要求的通常值;列车的脱轨系数及减载率在桥墩开裂前后变化不大,也满足规范的安全性要求。建议仅对桥墩进行裂缝封闭处理,无需进一步加固桥墩刚度或限制列车车速。

关键词：铁路桥梁桥墩开裂桥梁振动行车性能

横风作用下跨座式公轨两用斜拉桥行车性能研究

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公路 2024年第1期69卷 169-176页

作者：王昆鹏侯斌郭薇薇刘高张田中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司北京市100088 中交公路规划设计院有限公司北京市100010 北京交通大学北京市100044 大连海事大学大连市116026

跨座式单轨轨道交通是城市轨道交通系统的一种典型制式,具有转弯半径小、爬坡能力强、地形适应性强等优点。车辆通过窄轨距轮对骑跨在单根轨道梁上的走行方式,使其易受轨道结构振动影响,因此,横风作用下大跨度桥上的车辆运营性能很值得... 详细信息

跨座式单轨轨道交通是城市轨道交通系统的一种典型制式,具有转弯半径小、爬坡能力强、地形适应性强等优点。车辆通过窄轨距轮对骑跨在单根轨道梁上的走行方式,使其易受轨道结构振动影响,因此,横风作用下大跨度桥上的车辆运营性能很值得关注。建立了风-跨座式单轨车辆-桥梁耦合系统动力分析模型。以某海外工程的跨座式公轨两用斜拉桥方案为对象,基于风洞试验和数值模拟方法,获得了车-桥系统的气动参数,并通过风-车-桥耦合振动分析方法评估了横风作用下桥上跨座式单轨轨道交通的运营性能。研究表明:在桥梁风致振动激励下,当跨座单轨车辆通过桥梁主跨时,各项指标均显著增大,车体竖向加速度及稳定轮的响应增幅最为明显;在瞬时风速35 m/s横风作用下,桥上跨座式单轨车辆走行轮的轮重减载率均在0.8限值以内,能够满足行车要求。

关键词：公轨两用斜拉桥风-车-桥耦合系统跨座式随机车流行车性能

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高速铁路大跨度桥梁涡激振动振幅限值研究

桥梁建设 2022年第1期52卷 49-55页

作者：赵会东陈良江肖海珠阎武通中国国家铁路集团有限公司工程设计鉴定中心北京100844 中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430056 中国铁路经济规划研究院有限公司北京100038

为研究适用于大跨度铁路桥梁的涡振振幅限值,基于我国现行铁路规范和养护维修规则中的相关规定,提出了基于车体加速度峰值及其变化率的铁路桥梁竖弯涡振振幅限值和基于车体加速度及最大倾角的扭转涡振振幅限值建议取值。经研究建议:①... 详细信息

为研究适用于大跨度铁路桥梁的涡振振幅限值,基于我国现行铁路规范和养护维修规则中的相关规定,提出了基于车体加速度峰值及其变化率的铁路桥梁竖弯涡振振幅限值和基于车体加速度及最大倾角的扭转涡振振幅限值建议取值。经研究建议:①加速度峰值不超过0.4 m/s^(2);加速度变化率限值对于列车速度低于和高于300 km/h时分别取0.25 m/s^(3)、0.2 m/s^(3),取此两项指标计算的最小幅值作为竖弯振幅限值。②列车速度分别为250,300,350 km/h时,单位长度车体倾角限值分别取0.60‰,0.50‰,0.42‰rad;一线两股钢轨间的变形差限值在列车速度低于和高于250 km/h时分别取5 mm和4 mm;车体最大倾角不超过0.04 rad;取上述各项指标计算的最小幅值作为扭转振幅限值。对五峰山长江大桥的案例分析结果表明,本文建议的幅值限值考虑了大跨度铁路桥梁的行车特点和性能要求,相较《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T 3360-01—2018)的涡振幅值限值更为严格。

关键词：铁路桥涡激振动竖弯扭转振幅限值行车性能

桥梁收缩徐变诱发高速列车-CRTS Ⅱ型板式轨道-桥梁系统非线性动力相互作用研究

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振动与冲击 2021年第12期40卷 1-8,22页

作者：陈兆玮重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

混凝土桥梁的收缩徐变效应在高速铁路桥梁工程中不可避免,会导致桥梁竖向变形,并最终导致CRTSⅡ型纵连板式轨道和桥面之间出现脱空。针对这一实际工程问题,深入研究收缩徐变引起的高速列车-纵连板式轨道-桥梁系统非线性动力相互作用问... 详细信息

混凝土桥梁的收缩徐变效应在高速铁路桥梁工程中不可避免,会导致桥梁竖向变形,并最终导致CRTSⅡ型纵连板式轨道和桥面之间出现脱空。针对这一实际工程问题,深入研究收缩徐变引起的高速列车-纵连板式轨道-桥梁系统非线性动力相互作用问题。对桥梁收缩徐变下纵连板式轨道-桥梁系统非线性接触机制进行讨论;提出桥梁收缩徐变条件下高速列车-纵连板式轨道-桥梁系统非线性动力相互作用研究方法;在此基础上研究桥梁收缩徐变对桥轨非线性接触行为、轨道层间相互作用、轨道混凝土结构附加动应力以及列车动态特性的影响。研究表明:提出的研究方法可以有效地研究收缩徐变条件下列车-纵连板式轨道-桥梁结构的动力相互作用问题。在收缩徐变条件下,梁端处出现了底座和桥面间的脱空现象。列车动荷载引起桥轨接触力明显增大,同时也导致脱空区域发生明显变化。整体来看脱空区域长度对速度并不敏感。梁端位置处的轨道层间力有明显变化,砂浆力变化比扣件力剧烈。轨道板和底座上表面主要以承受拉应力为主,仅在脱空区域附近才出现局部受压;而下表面则呈现相反的应力分布。收缩徐变效应主要影响列车的振动,而对轨下结构的振动影响较小。

关键词：列车-轨道-桥梁动力相互作用收缩徐变动态接触纵连板式轨道行车性能

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路线设计的行车性能评析

华东公路 1987年第6期 32-33页

作者：朱剑豪上海市政工程设计院

路线的行车效益是与路线的行车性能直接相关的。路线设计要用工程费用——效益分析来评价,这就要求我们先对路线的行车性能作出全面的评价。本文从行驶力学的角度,用行程步长法,通过计算机模拟路线的行车车速分布,分析道路沿线的车速服... 详细信息

路线的行车效益是与路线的行车性能直接相关的。路线设计要用工程费用——效益分析来评价,这就要求我们先对路线的行车性能作出全面的评价。本文从行驶力学的角度,用行程步长法,通过计算机模拟路线的行车车速分布,分析道路沿线的车速服务水平、油耗分布和行程时间。从而为路线设计提供了设计依据和工作途径。本文还编制了一个计算机评析软件DPR87,使上述工作得以迅速完成。并在计算机辅助设计下,就可获得路线设计最佳服务水平。

关键词：汽车发动机效益分析换挡分析(数学) 路线设计车速缓和坡段发动机转轴行车性能行程时间公交车设计文件行驶状态车型

CRTSⅡ型板式轨道关键参数对高速车辆-轨道垂向耦合振动响应的影响

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铁道科学与工程学报 2014年第4期11卷 121-126页

作者：徐浩张梦楠赵坪锐王平西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031

基于CRTSⅡ型板式无砟轨道关键参数对行车安全的影响,指导轨道结构的优化,利用有限元方法和轮轨系统耦合动力学原理,建立车辆-轨道-路基系统垂向耦合动力学模型,研究轨道结构关键参数对列车的振动特性和轮轨垂向作用力的影响规律。研究... 详细信息

基于CRTSⅡ型板式无砟轨道关键参数对行车安全的影响,指导轨道结构的优化,利用有限元方法和轮轨系统耦合动力学原理,建立车辆-轨道-路基系统垂向耦合动力学模型,研究轨道结构关键参数对列车的振动特性和轮轨垂向作用力的影响规律。研究结果表明:轨道板厚度对行车平稳性基本无影响;当扣件刚度从20 kN/mm增加到100 kN/mm时,轮对和转向架的振动加速度分别增加43.94%和7.98%,轮轨垂向力增加29.83%;扣件阻尼从20 kN·s/m增大到100 kN·s/m时,轮对和转向架的振动加速度分别减小21.64%和7.09%,轮轨垂向力减小9.48%,车体变化不大;为保证行车的安全性和平稳性,扣件阻尼和混凝土支承层厚度应尽可能取较大值。

关键词：板式轨道关键参数振动加速度行车性能