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车辆/轨道相互作用理论研究进展及发展趋势

力学进展 , 1998, DOI: 10.6052/1000-0992-1998-3-J1998-149
Abstract: 车辆与轨道之间的动力学相互作用问题,是铁路轮轨系统中最基本的问题.高速、重载铁路的发展,加速了车辆/轨道相互作用研究进程,也提出了更多更新的课题.在回顾轮轨相互作用研究历史的基础上,着重阐述了近二十多年来国内外在该领域所取得的研究进展,并对车辆与轨道相互作用研究趋势以及今后需重点开展的研究课题,提出了作者的观点.
车辆动力学仿真中评判脱轨的直接方法
杨春雷,
交通运输工程学报 , 2002,
Abstract: 根据轮轨空间动态耦合关系,提出了一种根据轮轨接触点位置进行脱轨评定的直接方法,可用于对机车车辆动力学安全性分析评价。阐述了通过轮轨接触点进行脱轨评判的原理和采用此方法的优点。作为例子,运用货车-轨道空间耦合模型,对C62A货车曲线通过进行了脱轨仿真计算。仿真结果表明,在仿真计算时采用此方法非常行之有效,评判直观、可靠。
板式轨道交通引起的地面振动模型
和振兴,
交通运输工程学报 , 2006,
Abstract: 为了研究板式轨道交通引起的地面振动,建立了单个载荷作用下板式轨道引起的地面振动计算模型。在模型中,考虑了板式轨道的结构特性,大地按多层各向同性无限大弹性体建模,其底层为弹性半空间体。对模型的动力学微分方程先在波数-频率域内进行求解,然后利用傅立叶逆变换得到地面振动的垂向位移幅值计算表达式。算例表明,该模型能反映出层状大地中波的频散特性,荷载移动速度对地面振动有显著影响,荷载速度增大,振动响应及影响范围随之增大,当其超过瑞利波波速时,将会出现多普勒效应,这说明该模型能模拟地质沉积作用下的层状大地特性。
轨道不平顺概率模型
Track irregularity probabilistic model

,,
- , 2018,
Abstract: 为了高效选取轨道不平顺随机样本,以满足车辆-轨道系统随机动力与可靠度分析中的激振源遍历性要求,依据轨道随机不平顺的弱平稳与谱相似特征,提出了一种轨道不平顺概率模型; 采用离散概率积分和统计方法,在时域中将大量轨道不平顺检测信号分成若干个时程序列,对每个序列采用谱分析法计算其统计功率谱密度分布; 采用矩阵法对轨道不平顺功率谱密度函数进行集合表征,视每条谱线在不同频率点的功率谱密度概率具有累加性,采用单一频率下的功率谱密度概率分布推知整条谱线的出现概率; 采用通用随机模拟方法选取代表性轨道谱,并反演随机不平顺序列; 实测了某高速铁路约269 km的轨道高低和方向不平顺,基于车辆-轨道耦合动力学理论,从轨道不平顺模拟幅值与车辆-轨道系统动力响应的概率密度分布出发,对比了轨道不平顺概率模型与轨道不平顺随机模型的计算结果,以验证轨道不平顺概率模型的正确性和高效性。计算结果表明:以2种模型生成的轨道随机不平顺为激振源,获得的车辆-轨道系统动力响应分布熵差异小于2%,2种模型均能准确表达不平顺激扰特性; 为保证模拟与实测不平顺的概率密度分布一致,采用随机模型和概率模型分别需要生成131和33个随机样本,概率模型具有更高的分析效率; 在给定计算工况下,轮轨力和车体加速度的幅值分别为38~152 kN和-0.042g~0.043g(g为重力加速度),均未超过《高速铁路设计规范》(TB 10621―2014)中的限值(轮轨力为170 kN,车体加速度为0.25g),表明此高速铁路轨道不平顺状态较优,行车安全性和舒适性可以得到保证。
To efficiently select track irregularity random samples for satisfying the ergodicity requirements of excitation sources in stochastic dynamics and reliability analysis in vehicle-track system, the weak-stationarity and similarity spectral of track irregularities were introduced to propose a track irregularity probabilistic model. Using the discrete probability integration and statistical approaches, the massively measured track irregularity time histories were divided into multiple time-domain sequences. The statistical power spectral density distribution of each sequence was calculated by the spectral analysis method. Then, using the matrix-based method, the set representation of the power spectral density function of track irregularities was obtained. It was assumed that the power spectral densities could be linearly accumulated at different frequencies, allowing the probabilities of entire spectra line to be obtained using the power spectral density probability distribution of a single frequency. The representative track irregularity spectra were selected through the commonly random simulation methods, and the track random irregularities were inversely simulated. The height and direction track irregularities of high-speed railway about 269 km were measured. Based on the vehicle-track coupled dynamics theory, the calculation results between the track irregularity probabilistic model and track irregularity stochastic model was compared from the aspects of the simulated amplitude of track irregularity and the probability density distribution for dynamic response in the vehicle-track system to verify the validity and high efficacy of the track irregularity probabilistic model. Calculation result shows that when taking the track random irregularities caused by the two models as excitation sources, the difference of the obtained probability entropies of vehicle-track system dynamic response
高速铁路路桥过渡段的动力学性能分析
罗强,蔡英,
工程力学 , 1999,
Abstract: 本文应用车辆与线路相互作用的动力学理论,分析了路桥过渡段的不平顺对高速行车的影响规律。结果表明,由路桥结构的工后沉降差引起的轨而弯折变形是影响高速列车安全舒适运行的主要因素。
车辆―轨道耦合系统随机振动响应特性分析
陈果,,左洪福
交通运输工程学报 , 2001,
Abstract: 基于车辆―轨道耦合动力学理论,通过建立车辆―轨道垂横耦合模型,利用时域数值积分法进行了耦合系统的随机响应分析。在此基础上,采用周期图法估计出车辆―轨道垂向和横向随机响应功率谱密度PSD,并进行了谱分析。最终得到了车辆―轨道耦合系统随机振动的基本规律。
轨道交通轮轨噪声预测模型
徐志胜,
交通运输工程学报 , 2005,
Abstract: 为了准确预测轮轨噪声,在分析轮轨噪声产生机理的基础上,运用车辆-轨道耦合动力学理论、噪声辐射与传播理论,建立了轮轨噪声预测模型。在模型中,车轮采用LOVE圆环模型,钢轨采用Timoshenko梁模型,轮轨接触采用Hertz非线性弹性接触。模型计算结果与国际知名软件TWINS的仿真结果比较表明,各轮轨部件的噪声峰值频率不尽相同,但对总噪声贡献的主要频率范围是一致的;模型声级频谱计算值与秦沈客运专线高速行车试验的现场实测值比较吻合,且变化趋势一致。由此说明轮轨噪声预测模型是可行的,可用于铁路轮轨噪声的预测与评价。
轨道结构强度有限元分析
郜永杰,
交通运输工程学报 , 2004,
Abstract: 应用有限元方法及ANSYS软件建立了有碴轨道结构有限元分析模型,计算了几种工况下轨道结构各部件的位移、应力等强度指标。结果表明模型计算位移值与试验实测值接近,强度指标计算值比传统方法计算值稍小,考虑到传统方法偏于保守,说明模型是合理、可靠的。
磁悬浮列车横风稳定性的数值分析
李人宪,
交通运输工程学报 , 2001,
Abstract: 利用二维定常不可压缩Navier-Stokes方程、k-X两方程紊流模型,采用有限体积法分析计算了不同车轨结构的磁浮列车横风稳定性,并与轮轨型列车的横风稳定性作了比较。数值分析结果表明,在横向风的作用下,轮轨型列车的横向稳定性优于磁浮列车,而吸力型磁浮列车的横向稳定性又优于U型线路斥力型磁浮列车。
高速铁路板式轨道结构参数对轮轨噪声的影响
徐志胜,
交通运输工程学报 , 2006,
Abstract: 为了降低轮轨噪声,利用轮轨噪声预测模型与软件STTIN(SimulationofTrain/TrackInteractionandNoise),分析了板式轨道结构参数对轮轨噪声的影响。发现以下规律轨下胶垫刚度大于200MNm-1时,轮轨噪声水平显著上升;当轨下胶垫阻尼值偏离100kNsm-1时,噪声将增大;改变板下支承刚度,轮轨噪声基本不变化;增加轨道板质量,轮轨噪声降低。结果表明,轨下胶垫的刚度与阻尼是影响轮轨噪声的主要因素,而轨道板质量次之,轨道板下支承刚度对轮轨噪声基本无影响。
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