隨著高速鐵路迅速發(fā)展,列車運行安全性、平穩(wěn)性和舒適性的要求也隨之提高。高速鐵路在修建以及運營中不可避免地因速度提升造成與環(huán)境耦合的新問題。尤其是北方地區(qū)因地基中存在微膨脹性泥巖,遇水發(fā)生膨脹效應(yīng),致使蘭新第二雙線路基產(chǎn)生上拱病害,嚴(yán)重影響列車運行的安全性和平穩(wěn)性。本文以蘭新第二雙線路基上拱造成軌面高程異常為研究對象,基于多體動力學(xué)仿真軟件SIMPACK和有限元軟件ANSYS,對上拱段實測軌面高程,就軌面曲線擬合、實測軌道不平順分別進行了車-線耦合分析,并基于安全性和平穩(wěn)性指標(biāo)對列車上拱段軌面不平順進行了動力響應(yīng)分析得出了對應(yīng)的上拱幅值、波長與速度的影響關(guān)系。論文主要研究內(nèi)容如下:（1）利用SIMPACK仿真軟件基于子結(jié)構(gòu)快速建模方法建立多體動力學(xué)仿真模型。并借助ANSYS有限元分析軟件對CRTSⅠ雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)建模分析。通過子結(jié)構(gòu)分析將有限元模型引入動力仿真模型中形成車-軌剛?cè)狁詈夏Ｐ瓦M行動力響應(yīng)分析。（2）根據(jù)上拱幅值大小將路基上拱段軌面高程異常數(shù)據(jù)分別處理成軌道不平順和線路線形,并引入SIMPACK模型中進行動力仿真。分析不同速度下列車的垂向和橫向動力學(xué)指標(biāo)并與實測數(shù)據(jù)對比,進... 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

高速鐵路運營規(guī)劃

度和路網(wǎng)密度三者的緊密結(jié)合[1]。2017 年，我國鐵路的日運行量可達到 4200 多列，總的運行里程可達到 12.7 萬公里，其中高速鐵路達到了 2.5 萬公里，這遠遠超過了其它國家的總和。我國人口基數(shù)大，鐵路客運量非常龐大，其中高速鐵路的客運量相對于整個鐵路運量達到了 60%以上。相較于高速鐵路運量大的特點，它覆蓋的范圍也較廣，能夠貫穿 100 多個城市，覆蓋人口可達七億[2]。預(yù)計劃到 2020 年我國高速鐵路運營總里程數(shù)能夠達到 3 萬公里以上，對三線以上城市覆蓋率可達到 80%，對 20 萬以上人口城市覆蓋率達到 100%。中國的鐵路網(wǎng)將基本形成，這種布局合理、運營功能完善以及技術(shù)水平世界前列的鐵路網(wǎng)規(guī)劃這將使得人民的出行更加方便高效，生活進入現(xiàn)代化。鐵路網(wǎng)的不斷完善，使我們充分體驗到鐵路的快速發(fā)展帶來的變化。鐵路技術(shù)的不斷發(fā)展和推進既有線的不斷提速,將進一步完善我國的鐵路網(wǎng)藍圖。我國鐵路預(yù)期達到的目標(biāo)：2000公里范圍內(nèi)的路程一天之內(nèi)就能達到，早出晚歸，提高效率。大概 4000 公里范圍的路程，一天一夜即可到達。在 2025 年的時候，將進一步擴大鐵路規(guī)模，預(yù)期將達到 17.5萬公里，我國的高鐵將大概達到 3.8 萬公里，實現(xiàn)鐵路網(wǎng)的進一步完善。我國鐵路網(wǎng)預(yù)期覆蓋 240 座以上的城市，大多數(shù)的大中型城市被基本覆蓋，這將大大的提高出行速度，使我們不再被距離和時間問題所困擾[3]。

在發(fā)生機床病害時難以控制與處理[4]。目前高速鐵路路基常見病害主要有路基沉降、路基凍脹、邊坡?lián)p壞、雨水風(fēng)沙沖蝕、特殊地質(zhì)條件下的病害等。其中，高速鐵路列車運行影響最為關(guān)鍵的是沉降問題和邊坡防護。高速鐵路路基病害反映到上部結(jié)構(gòu)便是軌道走行面的起伏與變形，亦或是軌道板、道床板、支撐層的變形開裂。這種現(xiàn)象對速度大的高鐵列車運行影響很大，除了限制列車運行速度還對列車的動力響應(yīng)影響較大包括舒適性、安全性和平穩(wěn)性[5]。因此分析病害路基段線路列車的動力響應(yīng)是迫在眉睫的。路基沉降的研究國內(nèi)外學(xué)者已取得顯著成果，但是由于路基上拱而引起的軌面高程的異常，從而導(dǎo)致高速鐵路列車運行問題，卻在國內(nèi)外研究相對較少。其中路基凍脹造成的軌道不平順也是引起路基上拱原因之一。在溫度較低的區(qū)域，路基水受到低溫影響，致使溫度高的水向溫度較低的水的土層方向轉(zhuǎn)移，在這種水溫差的情況下，水分會快速的聚攏并且逐漸形成聚冰層，也就形成了路基凍脹[6]。但是對于路基凍脹引起的軌面高程異常，國內(nèi)外學(xué)者也主要是從產(chǎn)生凍脹的原因，解決以及防治路基凍脹的方法去分析研究。而在路基凍脹引起的軌面變形，對高速鐵路列車的動力響應(yīng)以及軌下基礎(chǔ)的動力學(xué)特性研究相對較少。除了由于路基凍脹引起的軌道不平順外，排水不通暢造成泥巖地區(qū)泥巖膨脹引起路基上拱，造成軌道幾何不平順也是原因之一[7]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于流變的高速鐵路深挖路塹長期上拱變形數(shù)值分析[J]. 吳沛沛.  路基工程. 2019(01)
[2]大單元雙塊式無砟軌道路橋過渡段路基上拱影響研究[J]. 趙磊.  鐵道學(xué)報. 2018(10)
[3]某膨脹性圍巖地層鐵路隧道仰拱上拱原因分析及整治[J]. 譚永慶.  鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計. 2017(07)
[4]關(guān)于成渝高鐵路基上拱問題的探討[J]. 楊吉新,馬旭超,劉前瑞.  鐵道建筑. 2016(08)
[5]蘭新高速鐵路路基上拱原因分析及整治措施[J]. 王劍.  路基工程. 2015(01)
[6]無砟軌道路基地段曲線超高設(shè)置方式的研究[J]. 喬神路.  鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計. 2015(02)
[7]車輛—無砟軌道—路基系統(tǒng)振動特性研究[J]. 付琪璋.  鐵道建筑. 2014(04)
[8]列車相向運行對雙線無砟軌道高速鐵路路基動應(yīng)力響應(yīng)分析[J]. 杜衍慶,白明洲,倪守睿.  北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2014(04)
[9]朔黃重載鐵路軌道不平順譜分析[J]. 徐磊,陳憲麥,李曉健,孟憲洪.  中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2013(12)
[10]列車-有砟軌道-路基空間耦合動力學(xué)模型[J]. 徐鵬,蔡成標(biāo).  工程力學(xué). 2011(03)

博士論文
[1]軌道不平順時頻域分析及預(yù)測方法的研究[D]. 陳憲麥.鐵道部科學(xué)研究院 2006
[2]客運專線曲線線路車線耦合系統(tǒng)動力學(xué)性能與無碴軌道結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)的仿真研究[D]. 宣言.鐵道部科學(xué)研究院 2006
[3]高速鐵路軌道路基豎向動力響應(yīng)研究[D]. 聶志紅.中南大學(xué) 2005

碩士論文
[1]高速列車作用下黃土路塹環(huán)境振動特性試驗研究與數(shù)值分析[D]. 王東.蘭州交通大學(xué) 2018
[2]蘭新高速鐵路某區(qū)段路基沉降整治措施及治理效果研究[D]. 程康.蘭州交通大學(xué) 2018
[3]高速鐵路路基凍脹變形引起的軌道結(jié)構(gòu)變形特性及其對行車的動力影響研究[D]. 郭毅.西南交通大學(xué) 2016
[4]CRTS Ⅱ型板式無砟軌道軌道板離縫上拱整治及效果研究[D]. 高睿.西南交通大學(xué) 2014
[5]軌道不平順對地鐵車輛動力學(xué)性能的影響分析[D]. 王偉.西南交通大學(xué) 2014
[6]雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)道床板上拱的成因分析與整治措施研究[D]. 姜鵬.西南交通大學(xué) 2011
[7]典型軌道譜的仿真分析研究[D]. 劉曉敏.吉林大學(xué) 2009
[8]基于現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理方法的干線軌道譜理論及應(yīng)用研究[D]. 趙樺.西南交通大學(xué) 2002



本文編號：3323967