本文選題：動力穩(wěn)定車 + 耦合模型　； 參考：《昆明理工大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：有砟軌道結(jié)構(gòu)具有良好的分散壓力與振動、抵抗縱橫向移動、緩和沖擊等特性,是當前鐵路軌道主要結(jié)構(gòu)形式。鐵路線路在大修與養(yǎng)護后道床不夠密實、橫向阻力及穩(wěn)定性較差,動力穩(wěn)定車作業(yè)能迅速提高線路的橫向阻力和整體穩(wěn)定性,為提升承載能力和開通速度創(chuàng)造條件。動力穩(wěn)定車是線路修理、提速改造和新線建設(shè)作業(yè)機組中重要的配套設(shè)備。因此,深入研究動力穩(wěn)定車的作業(yè)過程,對提高作業(yè)精度和效率、提升軌道質(zhì)量、加速鐵路高速重載發(fā)展等具有重要的意義。雖然車輛—軌道耦合動力學(xué)研究逐漸趨于成熟,但針對大型鐵路養(yǎng)護設(shè)備作業(yè)過程中的耦合動力學(xué)研究有限,國內(nèi)對WD-320動力穩(wěn)定車的作業(yè)性能、作業(yè)效果等缺乏系統(tǒng)的研究,作業(yè)參數(shù)的設(shè)定也大多來自于國外的經(jīng)驗。針對以上問題,本文以WD-320動力穩(wěn)定車作為研究對象,從耦合系統(tǒng)模型的建立與數(shù)值仿真求解、仿真結(jié)果與試驗結(jié)果的驗證、作業(yè)過程的動力學(xué)響應(yīng)分析、作業(yè)過程的道床動力學(xué)特性變化規(guī)律和變量參數(shù)優(yōu)化、作業(yè)參數(shù)對道床質(zhì)量狀態(tài)的影響、作業(yè)過程的作業(yè)參數(shù)最優(yōu)匹配等幾個角度,對動力穩(wěn)定車作業(yè)過程進行了系統(tǒng)的動力學(xué)分析和研究。具體研究內(nèi)容如下:(1)基于車輛—軌道耦合動力學(xué)理論,針對動力穩(wěn)定車,建立了考慮穩(wěn)定作業(yè)因素的車輛——軌道耦合系統(tǒng)垂橫空間模型,并利用Matlab軟件編制了動力穩(wěn)定車—軌道耦合動力學(xué)仿真分析系統(tǒng)程序。分析了動力穩(wěn)定車作業(yè)過程的相互作用原理,明確建立了作業(yè)過程中的車輛系統(tǒng)、軌道系統(tǒng)振動模型以及走行、作業(yè)、隨機激勵模型。將仿真分析系統(tǒng)獲取的仿真數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)進行對比分析,證明兩者之間有一定的相似性,驗證了模型和仿真分析系統(tǒng)有一定的合理性。并利用試驗數(shù)據(jù)進行了動力響應(yīng)分析。(2)基于離散單元法,模擬仿真了動力穩(wěn)定車的作業(yè)過程,研究穩(wěn)定作業(yè)過程中軌枕支承剛度、阻尼數(shù)值及道床下沉量等道床動力學(xué)特性的變化規(guī)律,建立了剛度、阻尼、累積下沉量隨時間變化的函數(shù)化模型。通過EDEM離散單元法仿真分析提取了動力穩(wěn)定車作業(yè)每一時刻點的道床剛度、阻尼和累積下沉量等數(shù)據(jù),從而分析擬合出道床剛度、阻尼、累積下沉量隨時間變化的函數(shù)模型,并驗證模型的有效性;函數(shù)化模型有利于優(yōu)化實際作業(yè)參數(shù)以及細化參數(shù)以提升整個車輛—軌道系統(tǒng)數(shù)值仿真的準確度。(3)基于數(shù)理統(tǒng)計方法,通過現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)分析了不同作業(yè)參數(shù)對道床質(zhì)量狀態(tài)的影響,尋找了單因素最優(yōu)作業(yè)參數(shù)和提升線路承載能力的辦法。分析闡述了控制道床質(zhì)量狀態(tài)的指標,可粗略采用橫向阻力來評估穩(wěn)定作業(yè)后的道床質(zhì)量狀態(tài);通過現(xiàn)場試驗,對不同工況后單根軌枕橫向阻力值進行了系統(tǒng)分析比較:不同的道砟狀態(tài)(極端道砟狀態(tài)除外)對作業(yè)前后軌枕橫向阻力的提升率沒有顯著的影響;18-30Hz的振動頻率是穩(wěn)定車的有效作業(yè)頻率,能有效改善道床質(zhì)量狀態(tài),其中28Hz為穩(wěn)定車最優(yōu)作業(yè)頻率;50-80bar下壓力是穩(wěn)定車的有效作業(yè)下壓力,能有效改善道床的質(zhì)量狀態(tài),其中50bar為穩(wěn)定車最優(yōu)作業(yè)下壓力;不同車速參數(shù)作用下道床質(zhì)量狀態(tài)的差異不明顯。通過分析研究,開發(fā)了一種能綜合提升線路整體承載能力和通過速度的有砟道軌多向約束裝置。(4)基于多元多次非線性回歸理論,建立了穩(wěn)定作業(yè)過程作業(yè)參數(shù)最優(yōu)匹配預(yù)測模型。通過現(xiàn)場試驗提取不同作業(yè)工況后單根軌枕的橫向阻力值進行相關(guān)系統(tǒng)分析,研究道砟狀態(tài)修正系數(shù)、作業(yè)車速、作業(yè)振動頻率、作業(yè)下壓力、軌枕橫向位移、初始橫向阻力等六個因素與作業(yè)后軌枕橫向阻力之間的關(guān)系;分析、探討了建立單根軌枕橫向阻力值隨作業(yè)參數(shù)變化的多元線性回歸預(yù)測模型的可能性;然后應(yīng)用非線性關(guān)系變線性關(guān)系的方法,建立了多元非線性二次、三次、四次回歸模型并進行了比較,進一步對四次回歸模型進行了相應(yīng)修正;最后通過多條件參數(shù)檢驗和試驗數(shù)據(jù)檢驗,驗證此六元四次回歸模型效果較好,比較適合軌枕橫向阻力的實際情況,可以用于衡量作業(yè)效果的好壞,尋求作業(yè)參數(shù)最優(yōu)組合。本文結(jié)合系統(tǒng)動力學(xué)、離散單元法、數(shù)理統(tǒng)計、回歸理論等對動力穩(wěn)定車的作業(yè)過程進行了模擬仿真和試驗研究,系統(tǒng)分析了作業(yè)響應(yīng)以及不同作業(yè)參數(shù)對道床動力學(xué)特性、道床質(zhì)量狀態(tài)的影響,建立了函數(shù)化道床變量模型和最優(yōu)作業(yè)參數(shù)預(yù)測模型,為動力穩(wěn)定車在實際作業(yè)應(yīng)用中的優(yōu)化提供了參考。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U216.6

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本文編號：1754119