路基不均匀沉降下列车-有砟轨道-路基三维耦合系统动力响应分析

基于多体动力学与有限单元法建立列车-有砟轨道-路基三维耦合系统精细化数值模型,并提出一种新的迭代方法,将路基余弦型不均匀沉降作为位移边界条件,通过判断轨道结构与路基结构间的接触状态,研究路基不均匀沉降和列车荷载共同作用下的轨道结构伴随性变形,计算列车动力响应、轮轨接触力和轨枕与道砟间的接触力等,进而模拟分析不同波长和幅值的不均匀沉降对上述动力响应和轨枕空吊等病害的影响,揭示路基不均匀沉降与钢轨变形之间的映射关系。研究结果表明：轨道结构伴随性变形随路基沉降幅值的增大而增大,且在一定沉降范围内引发轨枕空吊等病害;耦合系统结构动力响应随路基沉降幅值的增大而增大;随沉降波长增大,轮重减载率和轮轨力减小,而车体竖向加速度呈现先增大后减小的变化趋势,并存在10 m左右的敏感波长使得车体竖向加速度最大;路基不均匀沉降可加剧轨枕和有砟道床间的相互作用,进而加剧沉降发展。     

轨道不平顺短波分量对列车-简支梁桥耦合振动的影响

轨道不平顺作为车-桥耦合振动的主要激励源,直接影响桥梁及高速列车运行的安全性和舒适性.为研究轨道不平顺中短波分量对列车-简支梁桥耦合系统动力响应的影响规律,以高速铁路32m简支箱梁为例,采用德国高速低干扰轨道不平顺谱生成轨道不平顺样本,建立了列车-轨道-桥梁耦合系统空间动力学分析模型.对比分析了5种不同最短截止波长的轨道不平顺样本对耦合系统振动响应的影响规律.研究结果表明:轨道不平顺样本中1m左右的短波长分量会显著增加轮轨力、轮重减载率、脱轨系数和桥梁跨中加速度,但对桥梁跨中位移、轮轨偏移量和车辆振动加速度的影响较小;1~2m的短波长成分是引起轮重减载率超标的主要因素,减少轨道不平顺中1~2m的短波长分量可以有效提高列车行车安全性指标.     

准高速列车—轨道时变系统空间振动随机分析

以准高速列车构架人工蛇行波及前苏联规律性的竖向不平顺函数为横向及竖向激振源,作准高速列车－轨道时变系统空间振动随机分析,首次算出了与实测过程波形图相当接近的轨枕空间振动时程波形图,计算的响应最大值与国内外实测最大值接近。     

地铁列车与城际铁路列车的耦合动力响应分析

以天津市津滨轻轨下穿城际铁路工程为研究背景,基于ABAQUS显式动力分析模块建立了三维有限元与无限元相结合的模型,通过多点输入方式实现了列车荷载在空间的移动,计算了高速列车以不同速度运行、单列地铁列车运行、两列地铁列车相向运行耦合等不同工况下体系的振动响应,对比分析了不同工况下的加速度和位移响应.     

准高速列车-轨道时变系统空间振动随机分析

以准高速列车构架人工蛇行波及前苏联规律性的竖向不平顺函数为横向及竖向激振源,作准高速列车－轨道时变系统空间振动随机分析．首次算出了与实测时程波形图相当接近的轨枕空间振动时程波形图,计算的响应最大值与国内外实测最大值接近．     

冻胀变形下高速铁路车辆-轨道-路基耦合系统的动力效应

季冻区严酷的自然环境对高速铁路的高标准运行产生了极大影响,甚至会对高速铁路造成永久性破坏。为探究季冻区高速铁路路基冻胀变形作用下对车辆-轨道-路基耦合系统动力效应的影响,以银西高速铁路某冻胀区段为背景,结合车辆-轨道-路基系统动力学的原理和分析方法,建立了简化后的动力学模型;选取了典型的单波余弦冻胀波形（冻胀波长 λ =10 m, 冻胀峰值 f =10 mm）,分别探讨了轨道系统与车辆系统的动力学效应,并据此确定了轨道刚度的合理取值。研究结果表明：在路基冻胀变形作用下,轨道系统中轨道各部件动压力、动位移及动加速度幅值在低频段（0~200 Hz）发生明显波动,扣件刚度与道床刚度的最优刚度比为0.5,轨道总刚度的合理取值在62~87 kN/mm范围为宜;车辆系统中车辆轮重减载率及车体垂向加速度与冻胀波长 λ 成反比关系,与冻胀峰值 f 成正比关系。     

轨道不平顺速度项对车桥动力响应的影响分析

轨道不平顺的速度项对车桥动力响应的影响,在以往车桥耦合振动分析中往往被忽略．首先阐述轨道不平顺速度项的概念和求解方法,然后对是否考虑轨道不平顺速度项所产生车桥振动响应的结果进行了分析比较．结果表明,两种计算差别比较显著,考虑轨道不平顺速度项的分析结果与实测数据更为接近．     

横风作用下的列车-轨道系统空间振动响应分析

基于列车-轨道系统空间振动分析理论,考虑横风作用,建立横风-列车-轨道系统空间振动分析模型。根据弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的"对号入座"法则,建立此系统空间振动矩阵方程,并编制相应的计算机程序求解该方程。计算横风作用下的列车-轨道系统空间振动响应,研究不同类型铁路车辆振动响应及倾覆稳定性的差异,分析横风对此系统振动响应的影响规律。研究结果表明:罐车的稳定性最好,敞车次之,棚车最差;横风对车体横向位移、轮重减载率和倾覆系数有很大影响,对车体横向加速度、脱轨系数及横向平稳性指标影响不大。     

考虑风浪相关性影响的高速列车-轨道-跨海斜拉桥时变系统动力响应分析

为研究波浪参数及风浪相关性对跨海高铁桥梁车-轨-桥耦合系统的影响,基于耿贝尔逻辑模型,根据实测风浪同步观测数据建立了平均风速-有效波高联合概率模型,并采用谱解法随机生成可考虑相关性影响的风、浪时程曲线。以某跨海高铁双塔斜拉桥为例,基于ANSYS和SIMPACK联合仿真,建立高速列车-轨道-跨海斜拉桥空间振动分析模型,分别开展单独波浪、单独风、相干风浪联合作用下高速列车通过跨海斜拉桥时的空间振动分析,研究有效波高、桥位处水深、风速对车桥动力响应的影响。研究结果表明：波浪作用主要影响列车与桥梁的横向响应,对竖向响应影响较小;波浪作用所致列车和桥梁动力响应随有效波高及桥位处水深增大而增大,且增幅也越来越高;当波高较大时,有效波高是影响车桥系统动力响应的主要因素,当波高较低时,桥位处水深及有效波高对车桥动力响应的影响相当;在波浪作用下,主梁跨中横向位移时程主要包含波浪频率和主梁一阶横弯频率两个频率成分,增大有效波高可使主梁一阶横弯频率成分占比提高;与单独风作用相比,考虑风浪联合作用后,车桥系统动力响应明显增大,在选取风速与波高进行动力响应分析时,应合理考虑风浪相关性。     

路基冻胀对高速列车-轨道耦合系统动力特性的影响

在车轨耦合动力学理论的基础上,通过对高速列车-无砟轨道-路基耦合系统模型有限元进行分析,研究高速铁路路基不均匀冻胀对列车、轨道的动力学影响,分析不同条件下冻胀变形引起的系统振动响应规律,进而提出相关改善措施以利于系统良性发展.结果表明,路基不均匀冻胀会引起列车与轨道产生互相影响的动态响应,降低了轨道结构的服役性能,同时...     

大风区接触网正馈线气动阻尼片抑舞效果分析

为抑制大风区兰新高速铁路接触网正馈线在挡风墙尾流影响下发生的大幅舞动,基于空气动力学理论,建立了安装气动阻尼片后的接触网正馈线几何模型,结合用户自定义程序（user-defined program,UDF）与动网格技术实现正馈线舞动响应的流固双向耦合求解. 研究结果表明：当固接式气动阻尼片安装角度为140°时,正馈线舞动振幅最小;悬挂式气动阻尼片垂直向下悬挂,安装后具备抑舞效果. 不同悬挂式气动阻尼片结构长度均为0.75D时,正馈线舞动振幅达到最小值,此时气动阻尼片的抑舞效果最好. 气动阻尼片具有一定的压重效果,以抵消部分垂向风荷载,较适应兰新高速铁路接触网大风区段的运行环境,建议采用金属材质气动阻尼片. 安装气动阻尼片后,气流经导线的通道会受到限制,产生压力差,进而导致气体流动速度减慢,气动阻力增强,消耗导线振动带来的能量,从而减少舞动的幅度和频率.     

高速列车振动荷载下立体交叉隧道结构动力响应分析

文章运用有限元方法建立了高速铁路立体交叉隧道数值计算模型,分析了高速列车振动荷载下交叉隧道结构的动力响应特性,探讨了围岩级别、行车速度、列车通车方式、隧道交叉角度以及岩柱高度等参数对下穿隧道衬砌结构动力响应变化规律的影响。研究结果表明:围岩级别、行车速度及列车通车方式对下穿隧道动应力响应影响较大;下穿隧道衬砌结构的竖向位移、竖向加速度、第一主应力及第三主应力随着围岩级别提高、行车速度增加、行车方式改变而增大,随着岩柱高度增加而减小;随着交叉角度增加,衬砌结构变形、加速度及第三主应力峰值有所减小,但第一主应力峰值增加,这对于抗压强度大于抗拉强度的混凝土结构是不利的。     

高铁四电集成系统接口管理常见问题分析

从高铁施工实际出发,总结分析四电系统集成工程中常见的接口问题,提出解决方案,完善施工过程,确保施工质量。     

中国高速铁路信息化现状及智能化发展

 信息化在高速铁路保安全、提效率、控成本、增效益中发挥了重要的作用。概括了中国高速铁路的建设成就,总结了高速铁路信息化建设现状,分析了智能高铁的理念和特征,阐述了智能高铁的发展方向。     

高速铁路减振双块式无砟轨道的减振性能

为研究高速铁路减振双块式无砟轨道的减振性能,建立减振双块式无砟轨道计算模型,采用有限元功率流法计算轨道结构的功率流,并分析功率流在轨道结构中的竖向传递特性以及扣件和减振垫参数对结构功率流的影响。研究结果表明：轨道结构功率流峰值与轨道结构的模态振型有关,在轨道结构固有频率处达到峰值;当频率为200~1 200 Hz时,扣件最大程度地减少钢轨传递给道床板的功率流,从而达到最佳的减振效果;当频率为 1~10 Hz时,减振垫的减振作用相对较弱;当频率为1~200 Hz时,降低减振垫刚度有利于减小振动;当频率为200~ 1 200 Hz时,减振垫对支承层的减振作用显著,在1 200 Hz处功率流最大减幅为14%;当频率为3~2 000 Hz时,设置减振垫后道床板的功率流反而有所增加,当频率为60~100 Hz时,增幅最大;随着减振垫刚度增加,减振垫开始起减振作用的频率增加。     

高速铁路桥梁圆端形墩地震反应数值分析

以高速铁路简支桥梁圆端型实体墩为工程背景,建立了2种有限元模型计算桥墩的弹塑性地震反应,一种是包括桥墩的杆系单元全桥体系模型,可以考虑列车荷载的影响;另一种是单墩实体模型,用以分析桥墩的地震响应;基于2种有限元模型和弯矩-曲率关系程序,分别计算了不同车速、墩高、地震作用组合和有车/无车等工况下桥墩的弹塑性地震响应.计算结果表明,随着地震强度的增加,桥墩的地震响应呈上升趋势,车速、墩高的增加对桥墩地震响应的影响不呈线性增长关系,地震频谱特性对桥墩地震反应影响较大;罕遇地震作用下墩底进入弹塑性状态,给出了适合低配筋率桥墩塑性铰区箍筋加密长度简化计算公式.     

高速铁路隧道围岩纵向变形曲线研究

隧道开挖过程中开挖面具有空间约束效应,纵向变形曲线(LDP)是这一空间效应的直观反映.目前,采用数值拟合方法进行LDP的研究主要集中于拟合形式、影响因素等方面,且大多是基于圆形隧道展开,并未考虑断面形式造成的影响.为此,本文总结具有代表性的纵向变形曲线公式,对其适用范围及特点进行比较,研究VD公式在高速铁路隧道下的适用性.结果表明:利用高铁隧道断面进行数值计算时,隧道半径建议采用等效半径;最大塑性区半径建议统一采用拱顶位置塑性区半径;采用与圆形隧道下相同形式的公式可以取得良好的拟合效果,具体表现为隧道前方LDP公式一致,掌子面处变形释放系数公式和隧道后方LDP公式拟合参数不同但差别不大.     

辽宁旅游资源整合开发研究

旅游资源整合的目标是实现区域旅游资源市场价值的最大化和综合效益的最大化,对旅游地经济社会的可持续发展具有重要的意义.在考察辽宁旅游资源基本状况及空间结构、分析辽宁省旅游资源整合现状的基础上,认为应该将旅游资源整合开发作为改变辽宁海陆不均衡发展问题的突破口.认为高铁改变了人们的空间距离感知,拓展了游客出行的区域范围,是区域旅游资源整合的助推器,并以高铁开通前辽宁旅游资源空间结构的中、南、东、西4个圈演化为高铁开通后的"剪刀状"空间结构为例进行实证分析.基于空间结构演进理论,在凝练各圈旅游资源特色的基础上,提出差异式多彩整合开发方向、西部特色渗透开发策略和东部全面全线精品、参与性游乐和差异式错位开发的整合策略.     

高速铁路运行引发的低频振动的隔振分析

针对传统隔振方法对低频振动无法取得较好效果的问题,分析了波阻块( WIB)和蜂窝形波阻块( HWIB) 对高速铁路引发的低频振动的隔振效果．首先建立了列车－路基的数值计算模型,将列车荷载简化为沿路基向前的移动荷载列,并采用基于拉格朗日算法的有限差分软件计算了埋设WIB 和HWIB 前后场地土的振动情况,最后与空沟的隔振效果进行了比较．结果表明: 对于高速铁路运行引发的低频振动,与无隔振措施相比,实体WIB 和HWIB 可分别使地表振级降低6 ～ 15 dB 和8 ～ 20 dB,特别是对于10 Hz 以内的低频振动,HWIB 能使振动幅值降低80%以上,是一种非常有效的隔振方式; 在埋深不大时,空沟的隔振效果比HWIB 要差得多．     

基于能量最小原则的高铁填料压实过程振动参数优化

为了动态优化高铁路基碾压参数,以提高高铁路基填料碾压效率,提出了一种基于振动能量最小原则的振动参数优化方法。首先,开展室内振动压实试验,以建立振动参数与干密度之间的定量关系;其次,采用改进神经网络方法建立干密度增量预测模型,构建基于能量最小原则的压实过程振动参数优化方法;最后,基于Modbus通讯协议,优化设计出振动参数可调的智能振动压实仪,并通过振动压实试验验证优化结果。研究结果表明：振动强度达到阈值后,进一步增大振动强度会导致压实仪发生“跳振”,严重影响振动设备使用寿命;改进神经网络模型能够较好用于预测干密度增量;提出适用于动态优化的遗算法(genetic algorithm,GA)算法的最佳参数,即种群数量为150,选择概率为0.9,交叉概率为0.6,变异概率为0.05;在此最佳参数下,能有效保证动态优化方法的准确性;采用优化后振动压实方案能够减少振动能量127.58 J,占优化前能量输出的25.61%,填料破碎率减小0.9%。