高速铁路曲线线路车线耦合系统动力学性能仿真分析

依据系统工程理论,建立高速铁路曲线线路车线耦合系统有限元模型,对曲线线路在高速行车条件下的耦合系统动力学性能进行仿真,研究时速300 km等级高速动车组作用下曲线线路安全与平稳性指标,曲线线路轨道结构各部分的振动响应、列车速度与曲线半径和超高的关系.结果表明动车组以350 km·h-1的速度通过半径为5 500,7 000和9 000 m的曲线线路时,动车组的垂向和横向振动加速度以及平稳性能均满足舒适度要求,而且脱轨系数和轮轴横向力也能满足列车运行安全性要求;钢轨支点的横向力表现为过超高时内轨侧大、外轨侧小,欠超高时外轨侧大、内轨侧小;钢轨、轨枕的垂向和横向加速度随速度增加明显增大,而道床和路基的垂向加速度变化不大;钢轨和轨枕的横向动位移和动态轨距扩大量随速度的增加而增大;相同速度下,曲线半径小的轨道振动相对较大.     

土工振动击实试验的数值分析

在粗粒土最大干密度试验时,振动击实试验与锤击试验存在一定区别.通过ABAQUS软件建立振动击实试验的有限元模型,采用土体的竖向动应力和单位体积应变能作为对象,分析了不同的上层土体模量、激增频率、激振力和静压力等参数条件下的变化特性.结果表明,鳖向动应力沿深度变化较小,上层土体应变能随模量增大而减小,应变能随激增频率先增大后减小,激增频率为30～50 Hz时应变能较大,随激振力和静压力的增大而增大,激振力超过30 kN、静压力超过150 kPa后应变能增长较为缓慢.这为深入掌握振动击实粗粒土的工作机理提供了参考.     

用于高速铁路地震预警的铁道线路特征点提取方法

高速铁路地震预警系统紧急处置时需要高铁线路成网分布的线路信息,目前线路信息量巨大,需要压缩线路数据,保证紧急处置的实时性。提出了一种通过曲率筛选和Douglas-Peucker算法提取铁道线路特征点的方法,可实现铁道线路数据的压缩,同时能够保持铁道线的原始路径。经过计算比选,曲率筛选点的保留比例为2%、Douglas-Peucker阈值设为2. 0 km时的效果最优。对我国101段铁道线的343 740个GPS采集点进行了压缩处理,共提取出了433个特征点,提取前后线路的最大偏差为2. 06 km,最小偏差0. 54 km,满足地震预警紧急处置的需求。     

基于Timoshenko梁求解钢轨导纳研究

利用有限元软件,建立钢轨导纳分析模型,采用完全法求解钢轨导纳,对Timoshenko梁与Euler梁模型计算结果进行对比研究。研究结果表明:在频率1 500 Hz以内,采用Timoshenko梁和Euler梁模型的钢轨位移导纳计算结果基本一致;当频率在1 500 Hz以上时,Timoshenko梁模型仍能较好反映导纳的峰—峰值变化规律;采用Timoshenko梁计算得到的前4个导纳峰值频率依次为450 Hz,700 Hz,1 000Hz和1 250 Hz,最大值发生在1 250 Hz,其中位移导纳最大幅值为4.19×10-8m/N;钢轨频响曲线的峰值与模态固有频率一一对应,通过对比认为,钢轨在1 250 Hz频率发生了Pinned-pinned振动。     

高位锁定形态栈桥的风荷载研究

针对中铁渤海铁路轮渡码头汽车栈桥的高位锁定形态,运用大型计算流体动力学软件CFX,数值模拟不同侧风条件下汽车栈桥的三维外流场,研究不同风速及不同风向角条件下高位锁定形态栈桥的风荷载.结果表明:在同一风速下,风向角对高位锁定形态下栈桥所受的风压极值影响较小;处于高位锁定形态的栈桥,在10～30 m·s-1风速下,风向角为45°时水平来流产生的合力最大,因此,应按照45°风向角时水平来流所产生的最大合力且考虑扭转力矩,进行汽车栈桥高位锁定形态下的设计计算;不同风向角时,高位锁定形态下栈桥所受横向风力、竖向风力、扭转力以及风压均随风速的增大而增大,且与风速的平方成正比,这与水平形态桥梁结构的规律相同.     

客运专线土质路基上无砟轨道结构的振动特性仿真研究

依据系统工程理论的思想,建立列车无砟轨道结构耦合系统的有限元模型,时客运专线土质路基上板式、双块式无砟轨道结构和普通碎石道床轨道结构在高速行车条件下的耦合系统动力学性能进行了仿真分析研究.对比分析这3种类型的轨道结构系统振动响应与系统振动传递函数,评价无砟轨道结构的振动特性.结果表明:无砟轨道结构的平顺性很好;结构各部分的振动随着列车行驶速度的增大而增大;钢轨、道床板、路基的主要振动频带范围均随着列车行驶速度的增大而增大;有砟轨道的弹性最好,板式无砟轨道的弹性次之,双块式无砟轨道的弹性较差.     

近断裂带铁路地震预警系统台站布设方案及评价方法

依托某跨越断裂带密集区域的长大干线铁路，提出1种通用性的铁路地震预警系统台站布设方案及评价方法。首先，采用平均分布法建立台站分布模型，根据不同时期的保护对象并参考盲区半径指标，确定系统的初期和中期预警台站布设和预警方案；然后，估算理论上单台的预警监测能力，并根据历史地震数据验证不同预警方案下的系统预警监测能力；最后，评价不同预警方案的时效性，根据历史地震得到烈度-预警可用时间累积分布，确认区域预警效果。结果表明：该铁路平均台间距不应小于20 km；初期预警方案可监测到76.50%的历史地震，理论和历史地震的预警可用时间平均值分别为23.18和12.19 s；中期3台、4台预警方案分别可监测到80.80%和78.54%的历史地震，3台方案理论和历史地震的预警可用时间平均值分别为15.31和8.62 s,4台方案分别为13.79和8.47s；初期和中期方案的区域预警效果均满足工程运用。