高速铁路轨道振动与轨道临界速度的傅里叶变换法

将傅里叶变换法应用于轨道结构动力分析中。首先对轨道结构振动方程进行傅里叶变换,求解傅里叶变换域中的振动位移,再通过快速离散傅里叶逆变换得到轨道结构的振动响应。建立轨道结构连续弹性单层梁模型和双层梁模型,用傅里叶变换法求得列车通过时高速铁路的轨道临界速度,分析轨枕垫板和弹性扣件的刚度与阻尼、轨道基础刚度及道砟和轨道基础阻尼对轨道振动的影响。研究表明:轨道基础刚度对轨道临界速度有着重要的影响,轨道临界速度随轨道基础刚度的增加而提高;轨枕垫板和扣件阻尼及道砟和轨道基础阻尼对轨道振动非常敏感,阻尼的存在能极大地减小轨道强振动的发生。     

轨道结构动力分析的傅里叶变换法

将傅里叶变换法应用于轨道结构动力分析，首先对轨道结构振动方程进行傅里叶变换，求解傅里叶变换域中的振动位移，再通过快速离散傅里叶逆变换得到轨道结构的振动响应。该方法适用于任何复杂的轨道结构动力学问题。文中针对轨道结构连续弹性单层梁模型和双层梁模型，用傅里叶变换法求得了单轮通过时的轨道临界速度，分析不同的轨下橡胶垫板和弹性扣件、荷载速度及激振频率对轨道结构振动的影响。研究表明，轨道结构有多个临界速度，特别需要关注的是最小的轨道临界速度，这一速度容易被中、高速列车超过，从而引起轨道结构的强烈振动。另外，用连续弹性单层梁模型得到的最小轨道临界速度与理论计算结果一致；对双层梁模型，则很难用解析的方法求得轨道临界速度。     

高速铁路无砟轨道振动分析

研究目的:通过建立考虑线路随机不平顺的轨道结构连续双层梁模型,提出分析高速铁路弹性支承块式无砟轨道结构振动的数值方法,为无砟轨道结构设计提供指导.研究结论:对轨道结构振动方程进行傅里叶变换,求解傅里叶变换域中的振动位移,再通过快速离散傅里叶逆变换得到轨道结构的振动响应.线路随机不平顺是根据实测的功率谱函数在计算机上生成的.相对于其它复杂的车辆-轨道耦合动力学模型,该方法简单可行,借助于Matlab软件使得程序编制容易实现,且能反映轨道振动的基本规律和特点,尤其适合于整趟列车通过时轨道结构振动分析的情况.作为应用实例,对高速铁路弹性支承块式无砟轨道进行了振动分析,分析了线路不平顺等级、轨枕垫板和弹性扣件刚度、轨道基础刚度和列车速度对轨道振动的影响,得到了轨枕块橡胶垫板静刚度和橡胶套靴静刚度的合理设计值范围分别为60～90 MN/m和120～150 MN/m.     

“房桥合一”轨道层结构车致振动响应测试研究

为研究“房桥合一”轨道层结构车致振动特性与传播规律,选择天津西站轨道层结构,测试客、货列车通过时的轨道层结构振动加速度响应.16种工况共128组数据的分析结果表明:在列车低速通过时,“房桥合一”轨道层结构的加速度振级范围为83～113 dB;同一测点在相同振源距离、相同车型下,其振级随车速的增加而增大;在相同车速和车型下,测点的振级随距振源距离的增加而呈非线性减小,减小程度随距振源距离增加而降低.车速对“房桥合一”轨道层结构的主要车致振动响应频率的影响不大;距振源越近,频谱峰值越大;车速越高,频谱峰值越大.客、货列车对“房桥合一”轨道层结构的激振频率不同;货车对结构有低频激励影响,且高频激振不稳定;客车高频激励较为稳定.采用点振源函数拟合“房桥合一”轨道层结构的车致振动响应,获得了可以表征“房桥合一”轨道层结构车致振动传播规律的振动衰减曲线.     

考虑钢轨轴向温度力的无砟轨道振动响应分析

在轨道交通实际运营过程中,由于无缝线路不能自由伸缩,无缝线路中的钢轨存在着一定的轴向温度力的作用。建立了考虑钢轨轴向温度力的无砟轨道连续弹性三层梁模型的振动微分方程,求解傅里叶变换域中的振动位移,通过快速离散傅里叶逆变换得到轨道结构的振动位移。利用MATLAB软件编制相应的程序,分析了钢轨轴向温度力对无砟轨道振动响应的影响。研究结果表明:钢轨轴向温度力越大,轨道结构的振动响应越小;当轨温变化升高50℃时,轨道结构的位移和动压力都将减小约5%～10%。说明钢轨承受适当的轴向温度压力对轨道结构的减振是有利的,该结论可为无砟轨道结构设计和运营管理提供参考。     

客货共运线路轨道不平顺不利波长的分析研究

我国铁路主要是客货共运线路,客车的速度可达140～160km/h,而货车的速度只有80km/h左右。货车与客车的车辆结构动力性能存在较大的差异,所以对轨道结构的几何形位的要求也有所不同。为了使客车和货车都能在同一线路上安全、平稳地运行,则必须对轨道不平顺与车辆运行平稳性和安全性之间的关系进行研究。本文利用计算机动力模拟仿真计算轨道不平顺激扰下客车和货车的动力响应,对轨道随机不平顺与不同类型车辆的车体加速度之间的关系进行了相干分析和功率谱分析,计算得出了引起客车和货车较大动力响应的轨道不平顺不利波长。然后对两者的不利波长进行了分析,归纳出了客货共运线路的轨道不平顺不利波长范围,为现场轨道不平顺的养护维修和管理提供了理论和实践指导。     

铁路线路费用客货列车分摊工程模型应用研究

从客、货列车运行时对轨道结构产生的损伤，作为确定客、货列车分摊线路费用的因素出发，建立客、货列车分摊轨道状态修理费用的模型，用AAR大型NUCARS软件包计算客、货列车对轨道的磨耗指数，建立客、货列车分摊钢轨抽换费用的模型，进而确定客、货列车分摊线路费用的模型。在对我国铁路系统进行大量调研、采集数据基础上，得出客、货列车分摊线路费用比例，在铁路上属于首次应用。     

客货共线单元板式无砟轨道荷载作用特性与疲劳寿命预测

部分线路采用客货共线运营模式,以降低铁路运输压力。国内一些客货共线铁路采用CRTSⅠ型板式无砟轨道结构,现场调研发现列车运营将导致轨道结构服役性能劣化、疲劳寿命降低。运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立含损伤车辆-板式轨道耦合动力学模型,研究客货共线铁路荷载作用特性,并进行现场测试以验证理论模型正确性;基于扣件扣压力理论计算结果,考虑板下砂浆破损,借助ANSYS WORKBENCH预测轨道板疲劳寿命。结果表明:货车作用时轮轨力理论值在110～135 kN,远大于客车的40～90 kN;砂浆损伤对货车荷载作用特性影响比对客车的小。对于扣件扣压力,客车作用时现场测得其最大值为30.3 kN,接近理论值30.8 kN;货车作用时实测值为50～60 kN,接近最大理论值56.0 kN。轨道板疲劳寿命在货车作用时较客车作用时缩短,在板端砂浆破坏时明显减少。     

基于能量泛函变分原理的三层有砟轨道垂向振动带隙分析

客货混运铁路在我国分布较广且具有明显周期特征,研究其弹性波传播特性对于轨道结构振动控制具有重要意义.以有砟轨道结构为研究对象,建立三层周期性有砟轨道结构,并提出一种基于能量泛函变分原理和平面波级数展开的混合方法,用以求解轨道结构的带隙特性.与有限元软件COMSOL仿真结果对比验证了混合方法的准确性.此外,还研究了刚度对...     

城市轨道交通线路提供货运服务的理论研究与实践案例

利用城市轨道交通线路的富余能力提供货运服务的理论与实践研究方兴未艾,大体可分为客货混运和客 货混跑两种模式。目前理论研究多聚焦在客货混跑方案的优化上,实践则以服务于小批量货物的客货混运案例居 多。基于日本北越快线、高铁极速达、桃园机场捷运以及德国包裹城际项目实证案例,归纳客货混运和客货混跑 两种运输组织方式的特点。客货混运组织方案主要用于满足零散化的货运需求,利用车厢空间时应有必要的固定 设施以保障安全;建议采用“运装分离”方案,以提升装卸效率,减少对客运作业的干扰。在客货混跑案例中, 采用与客运列车速度接近的较高速度的货运专列,并在夜间进行运输,以保障时效性。     

铁路最小曲线半径的动力性能分析

运用车辆轨道耦合动力学理论分别对列车动态通过高中速客车共线与高低速客货混跑的曲线轨道进行动力学性能指标的仿真计算、分析与评价 ,可作为论证制定最小曲线半径标准技术可行、经济合理的有力支撑     

无砟轨道造价指标分析

无砟轨道能满足高速行车的技术要求,已成为客运专线普遍采用的轨道形式,国内高速铁路在经过近几年来的不断摸索和创新后,无砟轨道技术日趋成熟。针对我国铁路已经应用的几种无砟轨道类型,从造价指标的角度,结合轨道结构、施工便利程度、工程量等因素,为无砟轨道类型的比选提供参考依据。     

无砟轨道铺装设备的设计研究

研究目的:针对客运专线无砟轨道建设的需求,研究设计无砟轨道铺装设备。研究结果:试制出一种功能完善、适应性强、造价便宜、操作简便的无砟轨道铺装设备,满足施工要求,可在客运专线路基、桥梁上和隧道内铺设轨道板、双块式轨枕、轨排、部分道岔部件,保证了施工质量,且可提高作业效率。     

客运专线无砟轨道施工关键技术与经济分析

研究目的:本文旨在对客运专线无砟轨道的结构形式、施工关键技术以及造价有更深入的了解,以满足高标准严要求建设高速客运专线的需要。研究结果:对客运专线无砟轨道的结构形式、技术特点及施工关键技术进行了介绍,对各国无砟轨道与有砟轨道的工程费用进行了对比,结合我国客运专线实例对工程造价进行了简要经济分析。     

土耳其250km/h客货共线铁路缓和曲线长度的确定

研究目的:土耳其东西铁路干线拟按180～250 km/h速度目标值、客货共线混跑铁路标准建设,而目前国内尚无时速200 km以上的客运共线铁路标准,本文重点研究时速250 km客货共线铁路不同曲线半径条件下平面缓和曲线长度的合理取值。研究结论:(1)250 km/h客货共线铁路的缓和曲线长度要综合考虑未被平衡的横向加速度时变率和超高时变率;(2)在曲线半径一定时,速度越高,则超高越大;高速列车行车速度一定时,设计超高值是决定缓和曲线长度的主要因素;(3)250 km/h客货共线铁路要同时兼顾高、低速列车的安全性和舒适度,设计超高值较时速250 km的客运专线小,缓和曲线长度较短。     

客运专线无碴轨道桥梁综合接地及其必要性

研究目的:探讨我国客运专线无碴轨道桥梁上接地原则、要求和措施。研究方法:通过定性分析雷击和接触网故障情况下产生的危害,同时借鉴国外先进国家的接地理念、有关标准,结合我国有关接地规程规范,提出客运专线无碴轨道桥梁采取综合接地的必要性和采取的具体措施。研究结论:在高架桥地段将综合接地系统与桥墩基础钢筋可靠电气连接是必要的,同时针对我国客运专线的特点,即为了不影响信号轨道电路传输和满足牵引供电短路保护的需要,在无碴轨道板内采取单独设置不形成回路的小区段(约100 m左右)接地钢筋。     

北京铁路枢纽货运系统布局规划研究

研究目的:近年来,北京铁路枢纽衔接各条客运专线陆续开工建设,枢纽客运系统建设步伐加快.与客运系统相比,枢纽货运系统相对薄弱,在功能、规模、能力各个方面均不能满足发展需要.本文利用北京铁路枢纽衔接各线客货分线的优势,结合相关项目建设、城市发展规划和产业布局,运用现代物流发展的思想,提出北京铁路枢纽货运系统的合理布局.研究结论:北京铁路枢纽货运系统按"五主八辅、一环八射"进行总体规划布局."五主八辅"包括1个集装箱中心站、4个货运中心站和8个辅助货运站. "一环八射"中"一环"指规划枢纽外环线,"八射"即枢纽衔接的8条放射性铁路.     

客运专线车站设计有关问题的研究

研究目的：研究客运专线车站设计车场布置及有关设计标准,提出客运专线车站设计采用标准的具体建议。研究方法：结合客运专线车站设计存在的问题,车站作业的要求和特点,对车站设计技术标准进行研究分析和总结。研究结果：提出了客运专线站场设计高、普速车场布置方式；对旅客通道站台出入口的宽度给出计算公式；对安全线设置要求提出了建议；分析计算了车站到发线数量确定的参数和方法,分析了车站到发线有效长度的组成因素、道岔型号的选用、道岔配列及铺设要求等设计标准。研究结论：客运专线车站高、普速车场应采用分场分线布置；到发线数量为0．063 3倍的旅客列车换算对数；旅客站台出入口最小宽度,始发站岛式站台为5．0 m,侧式站台为4．5 m,中间站为2．5 m；车站到发线有效长度为700 m；列车控制系统不能满足列车追踪间隔或保证列车运行安全时,建议在车站到发线接车末端设置安全线；道岔应离开竖曲线起终点或变坡点不小于20 m的距离布置。