无砟轨道纵向连接形式对列车—板式无砟轨道—路基系统振动特性影响
不同轨下基础状态对列车—轨道系统竖向振动响应的影响研究的开题报告
不同轨下基础状态对列车—轨道系统竖向振动响应的影响研究的开题报告一、选题背景高速列车是现代交通运输的重要组成部分，其运行速度快，行驶时间短，受到了广泛的应用和关注。
高速列车与轨道之间的相互作用是高速铁路工程中的重要问题之一。
通过深入研究高速列车与轨道之间的相互作用，可以帮助设计更高效的高速列车，提高高速铁路系统的安全性和舒适性。
二、研究目的本研究旨在探究不同轨下基础状态对列车—轨道系统竖向振动响应的影响。
具体研究目的包括：1.建立列车—轨道系统的动力学模型，分析列车—轨道系统的动力学特性；2.研究不同轨下基础状态对列车—轨道系统竖向振动响应的影响；3.分析列车—轨道系统在不同轨下基础状态下的稳定性和安全性。
三、研究内容本研究将围绕列车—轨道系统竖向振动响应的影响展开，主要包括以下研究内容：1.建立列车—轨道系统的动力学模型根据列车—轨道系统的力学特性和动力学特性，建立列车—轨道系统的动力学模型，包括车辆模型、轨道模型和地基模型等。
2.研究不同轨下基础状态对列车—轨道系统竖向振动响应的影响通过改变轨下基础状态，探究对列车—轨道系统竖向振动响应的影响。
具体包括考虑不同地基类型、地基刚度、地基阻尼等因素对列车—轨道系统竖向振动响应的影响。
3.分析列车—轨道系统在不同轨下基础状态下的稳定性和安全性通过计算得到不同基础状态下的竖向振动响应，并对振动响应进行稳定性和安全性分析，以此来评估不同基础状态对列车—轨道系统的影响。
四、研究方法本研究采用数值模拟方法，通过建立列车—轨道系统的动力学模型，运用有限元分析方法和多体系统动力学分析方法，计算列车—轨道系统在不同轨下基础状态下的竖向振动响应，并对竖向振动响应进行分析和评估。
五、研究意义本研究将有助于深入理解列车—轨道系统的动力学特性和竖向振动响应特性，从而更好地指导高速铁路设计和施工，提高高速铁路系统的安全性和舒适性。
高速列车—无砟轨道—桥梁耦合系统振动特性分析
文 章 编 号 ：０５０ ２ （ １ ）３０ １—７ １０—５ ３２ ０ ０ ０４０ ０
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Ｖ １２ Ｎ ． ｏ ．７ ｏ３
Ｊｕｎ ｌｏ ａｔＣ ｉａＪ ｏｏｇＵｎｖｒｉ ｏ ｒａ ｆＥ ｓ ｈｎ ｉ ｔｎ ｉｅｓ ｙ ａ ｔ
同的目的 ， 将车辆 、 轨道和桥梁作为一个整体系统加以研究的却不多见。从上世纪 ８ 年代起 ， ０ 国内外学者
对快速 列车 和重 载列车 引起 的地 面振动及 对周 围环 境 的影 响进 行 了较 多 研究 ， 出了一 些计 算 方 法 和计 提 算 模型 。如在 １９ 年 ， ９４ 日本 的 Ｆｊ ａｅ１ ｕｉ ｋＥ 和松浦 章夫 ＿分别 就交 通车 辆引起 的结 构振 动发 生 机理 、 动波 ｋ Ⅲ ２ Ｊ 振 在地下 和地 面 的传 播规 律及 其对周 围居 民的影 响进行 了研 究 ， 出了环境 振 动 水平 的预 测方 法 。 日本铁 提 道技术 研究 所还 就新 干线 高速列 车对 环境振 动 的影 响进行 了现 场测试 ， 析 了车辆 、 道 、 梁 等不 同部 分 轨 桥
１ ５
ｉ 轮轨 接触 处钢 轨 的竖 向位 移 。 个
图 １ 车 辆 单 元模 型
从图 １ 中我们 可 以定 义 车辆 单元 的节 点位 移 向量 为
ａ ＝｛ ｒ Ｏ１ Ｖ ０２ Ｖ ０ Ｖ ０ Ｖ Ｏ５ Ｖ ０ Ｖ ０７ Ｙ Ｏ ｃ ０ Ｖ１ 。 ｌ ｒ ｒ ｒ ｒ ｒ ｒ Ｉ Ｉ ｒ Ｉ ｒ ｒ ｒ ｒ ２ ３ ３ ４ ４ ５ ｒ ６ ７ ６ ８ Ｓ ｃ ｔ
度；。０ 为车体沉浮振动的竖 向位移 、 ， 车体点头振动 的角位移 ； ， ｉ ｊｔ） Ｖ ０（ ＝ｔ ２表示前 、 ， 后转向架沉浮振 动的竖向位移、 点头振动的角位移 ； （ ＝ １Ｗ ， ３Ｗ ） ％ ｉ ， ２Ｗ ， ４为第 ｉ 个车轮的竖向位移 ； ｆｉ ，，，） （ ＝１２ ３４ 为第
路基不均匀沉降对列车-路基上无砟轨道耦合系统动力特性的影响
关键词 ： 三维非线性有 限元 ； 耦舍动 力学； 基上无砟轨道 ； 路 不均 匀沉降 ； 高速铁路
中 图分 类 号 ： ２ ３ Ｕ １ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ ２— ０９ ２ １ ）３— ０３—０ １７ ７ ２ （０ ２ ０ ０ １ ７
Ｉｆ ｅ ｃ ｆｕ ｅ ｅ ｅｔ ｍｅ ｔｏ ｕ ｇ ａ ｅ ｏ ｙ ａ ｃ ｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｆ ｎ ｌ ｎ ｅ ｏ ｎ ｖ ｎ ｓ ｔｅ ｕ ｌ ｎ ｆｓ ｂ ｒ ｄ ｎ ｄ ｎ ｍｉ ｈ ｒ ｃｅ ｉ ｉ ｏ ｓｃ
ｌ ｄ．Ｗ ｉ ｈ ｓａ ｌｓ ｅ ｙ ａ ｉ ｄ ｌ ｎ ａ ｉ ｇ ｔ ｇ ｆｅ ｔ ｔ ｅ ｅ ｔｂ ｉｈ ｄ ｄ ｎ ｈ ｍ ｃ ｍｏ ｅ ，ａ ｄ ｔ ｋ ｎ ｈｅ ｈｉｈ— ｓ ｅ ｄ ｔａｎｓ ｐ ｓ ｉ ｇ ｂ ｌａ ｔｅ ｓ ｔａ ｋ ｏ ｕ — ｐ ｅ ｒ ｉ ａ ｓｎ ａｌ ｓｌ ｓ ｒ ｃ ｎ ｓ ｂ
ｕ ｄ ｒ ｎｖ ｎｓｔｅ ｅｔ ｆ ｕ ｇａ ｅＴ ｅｒｓｌ ｈｗ ｔａ：（ ）Ｕ ｅｅ ｅｌｍ ｎ ｏ ｂ ｒｄ ａ ｅｔ ｎ ｕ ｎ ｅ ｅｅ ｅ ｌｍ ｎ ｂｒｄ ． ｈ ｕｔ ｓｏ ｔ １ ｎ ｖｎｓｔｅ ｅ ｔ ｆ ｕ ｇａｅｈ ｓｇ ａ ｉｆ － ｕ ｔ ｏｓ ｅ ｓ ｈ ｔ ｓ ｒ ｌ
ｅ ｅ ｏ ｙ ａ ｃ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓ ｏ ａｂｏ ｙ，ａ ｄ ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｏ ｎｅ ｅ ｅｔｅ ｎ ｆｓ ｂ ｒ ｄ ｎ ｄ ｎ ｍｉ ｈ ｒ ｃ ｎｃ ｎ ｄ ｎ ｍｉ ｈ ｒｃ ｅ ｔｃ ｆｃ ｒ ｄ ｉ ｎ ｎ ｅ ｃ ｆｕ ｖ ｎ ｓ ｔｌｍｅ ｔｏ ｕ ｇ ａ ｅ ｏ ｙ ａ ｃ ｃ ａ ａ － ｌ
徐 庆元 ， 李 斌， 范 浩
（ 中南大 学 土木 工程 学 院， 南 长 沙 ４０ ７ ） 湖 １０ ５
无砟轨道温度梯度荷载对列车_路基上板式无砟轨道系统动力特性的影响_徐庆元
第10卷第3期2013年6月铁道科学与工程学报JOURNAL OF RAILWAY SCIENCE AND ENGINEERINGVol.10No.3June2013无砟轨道温度梯度荷载对列车－路基上板式无砟轨道系统动力特性的影响徐庆元，范浩，李斌（中南大学土木工程学院，湖南长沙410075）摘要：在吸收国内外研究成果的基础上，建立能够考虑无砟轨道—路基系统各部件间接触状态非线性的列车－路基上板式无砟轨道三维有限元耦合动力学模型，并对建立的三维有限元耦合动力学模型进行相应验证。
运用建立的耦合动力学模型，对列车在路基上板式无砟轨道线路上高速行驶时，在列车荷载和无砟轨道温度梯度荷载共同作用下，列车－路基上板式无砟轨道耦合系统动力特性进行研究。
研究结果表明：无砟轨道温度梯度荷载对列车－路基上板式无砟轨道耦合动力学系统轮轨力特性影响很小，但对无砟轨道各部件动力特性有显著影响，在进行无砟轨道各部件动力特性研究时，有必要考虑无砟轨道温度梯度荷载的不利影响；对于Ⅱ型板式无砟轨道，无砟轨道温度梯度荷载对列车－路基上板式无砟轨道耦合动力学系统动力特性影响与裂缝间距有很大关系，裂缝间距越小，其影响越小。
关键词：三维有限元；耦合动力学；板式无砟轨道；温度梯度荷载；高速铁路中图分类号：U213文献标志码：A文章编号：1672－7029（2013）03－0001－06Influence of temperature gradient load of slab on dynamiccharacteristic of train－slab track on subgrade systemXU Qingyuan，FAN Hao，LI Bin（School of Civil Engineering，Central South University，Changsha410075，China）Abstract：A vehicle－slab track－subgrade three－dimensional finite element coupling dynamic model which can take the nonlinear contact state of different parts of slab track－subgrade system into account was established based on the domestic and foreign research results，and the corresponding program was developed and verified．With the established dynamic model，by using high－speed trains passing slab track on subgrade as example，dynamic characteristics of train－slab track on subgrade system were theoretically studied under temperature gra-dient load of slab and train load．The calculated results show that temperature gradient load of slab has little in-fluence on dynamic characteristics of wheel/rail vertical force，but it has significant effect on dynamic character-istics of different components of slab track，so the adverse influence of temperature gradientload cannot be ig-nored when studying the dynamic characteristics of different components of slab track．For II－type slab track the influence of temperature gradient load of slab track on dynamic characteristic of train－slab track on subgrade system is greatly related to crack spacing，and the shorter the crack spacing，the smaller the influence of temper-ature gradient load of slab track．Key words：three－dimensional finite element method；coupling dynamic；slab track；temperature gradient load；high－speed railway无砟轨道温度梯度荷载是无砟轨道的重要荷载，对无砟轨道受力及变形特性有很大影响，文献［1］的研究表明：无砟轨道温度梯度荷载引起的轨道板翘曲应力可达2MPa以上，远超过列车荷载引*收稿日期：2012－03－18基金项目：国家自然科学基金资助项目（51178469）；铁道部科技开发计划项目（2008G031－17－1）作者简介：徐庆元（1972－），男，湖北武汉人，博士，副教授，从事高速铁路无缝线路及无砟轨道研究铁道科学与工程学报2013年6月起的无砟轨道板应力，无砟轨道温度梯度荷载引起的轨道板翘曲变形可达1mm以上，由于翘曲变形，在轨道板中部，轨道板与CA砂浆出现了比较明显的脱空现象，文献［2－3］中也有相类似的结论。
高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道路桥过渡段振动特性测试分析
Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｈｕ ， Ｌ Ｕ Ｏ Ｑ ｉ ａ ｎ ｇ， Ｚ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ Ｌ ｉ ａ ｎ ｇ， Ｌ Ｉ Ｕ
，Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｊ ｉ ａ ｎ
（ ＭＯ Ｅ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｈ ｉ ｇ ｈ — ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ Ｒ ａ ｉ ｌ ｗ ａ ｙ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ ｗ ｅ ｓ ｔ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ ６ １ ０ ０ ３ １ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
① 沿线路纵 向的振 动响应最大值 出现在过 渡板 端与路基支承层交接处 ， 并呈现出前者支承 刚度小于后者 的现象 ， 反映 出 端刺 结构的过渡板设置未 能较好地实现刚度 由高 至低 的逐 渐过渡 ； ② 垂 向多层 的线路结构振动 响应沿深度呈递减趋 势 ， 结构各层 位水平 向不连续 引起 的振动响应表现 出与轮轨作 用处 距离成反 比的关系 ， 轨道板端经纵联后的振动特性有显著 改善 ； ③ 随车速的提高 ， 振动位移表现 出线性增 加 、 振动速度与振动加速 度呈现出非线性加速增大 的规律 。 关键词 ：高速铁路 ； Ｃ Ｒ Ｔ Ｓ Ｉ Ｉ 型无砟轨道 ； 路桥过渡段 ； 振 动特性 ； 现场测试
ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ，ｔ ｈ ｅ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｔ ｅ ｓ ｔ ｏ ｎ Ｃ ＲＴ Ｓ １ １ ｓ ｌ ａ ｂ ｂ ａ ｌ ｌ ａ ｓ ｔ ｌ ｅ ｓ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ・ ｓ ｕ ｂ ｇ ｒ ａ ｄ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗｅ ｒ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ ．
铁路轨道不平顺对车轨系统竖向振动响应的影响分析的开题报告
铁路轨道不平顺对车轨系统竖向振动响应的影响分析的开题报告题目：铁路轨道不平顺对车轨系统竖向振动响应的影响分析一、研究背景铁路系统作为人类现代交通运输的重要组成部分，既是经济发展的基础，也是人民生活的保障。
但是，铁路车辆运行过程中存在着不同程度的振动问题，其中竖向振动对车辆和轨道系统的稳定性和安全性影响尤为重要。
而铁路轨道不平顺作为一个重要的外部扰动因素，其对车轨系统竖向振动响应的影响需要深入研究。
目前，国内外的学者和工程技术人员已经对车轨系统的竖向振动问题进行了大量的研究，探索了多种不同的理论模型和数值方法。
然而，铁路轨道不平顺对车轨系统竖向振动响应的影响仍然存在一定的争议和不确定性，需要进一步深入研究。
二、研究目的本研究旨在通过对铁路轨道不平顺对车轨系统竖向振动响应的影响进行分析和探讨，深入研究铁路车辆和轨道系统的振动特性及其影响因素，提出针对性的优化措施和建议，为铁路运输安全和运行效率的提升提供科学依据和技术支持。
三、研究内容1. 铁路车辆和轨道系统的振动特性及其数学模型；2. 铁路轨道不平顺对车轨系统竖向振动响应的分析；3. 研究铁路轨道不平顺的特点和分布情况；4. 优化铁路轨道结构和减少不平顺对车轨系统振动响应的影响；5. 对优化方案进行数值模拟验证和实验研究。
四、研究方法本研究主要采用数学建模和数值仿真相结合的方法，通过建立车辆和轨道系统的数学模型和铁路轨道不平顺的数学描述，分析和探讨铁路轨道不平顺对车轨系统竖向振动响应的影响。
同时，结合实际数据和仿真结果，提出优化方案和措施，并进行数值模拟验证和实验研究。
五、研究意义通过本研究，可以深入分析和探讨铁路轨道不平顺对车轨系统竖向振动响应的影响及其机理，提出针对性的优化措施和建议，为铁路运输安全和运行效率的提升提供科学依据和技术支持。
同时，本研究还可以为相关领域的学者和工程技术人员提供研究参考和借鉴。
高速列车作用下路基上板式无砟轨道动力系数
高速列车作用下路基上板式无砟轨道动力系数徐庆元;李斌;周小林【摘要】基于列车-轨道耦合动力学理论,建立列车-板式无砟轨道-路基三维有限元耦合动力学模型,并对建立的三维有限元耦合动力学模型进行相应的程序验证.运用建立的耦合动力学模型,对列车在路基上板式无砟轨道线路上高速行驶时,在线路平顺工况和各种不平顺工况下,无砟轨道各部件动力特性和相应动力系数进行理论研究.研究结果表明:在线路平顺状态下,车辆轮载及无砟轨道各部件动力响应很小,动力系数不超过1.2；在线路中长波随机不平顺激扰下,轮载动力系数接近2,无砟轨道各部件动力系数在1.70～2.06之间,轮载动力系数和无砟轨道各部件动力系数相差不大；短波不平顺对轮载动力系数有很大的影响,由于短波不平顺引起的振动在无砟轨道中衰减很快,其对无砟轨道上部部件动力系数的影响较大,而对无砟轨道下部部件动力系数的影响很小.%A vehicle-slab track-subgrade three-dimensional finite element coupling dynamic model was established based on vehicle-track coupling dynamic theory, and corresponding program was developed and verified. With the established dynamic model, taking high-speed trains passing slab track on subgrade as an example, dynamic characteristic and corresponding dynamic coefficient of slab track system were theoretically studied under load case of no track irregularity as well as load case of different kinds of track irregularity. The calculated results show that in the load case without track irregularity, the dynamic coefficient of vehicle load and slab track system is small, the value is below 1.2; in the load case of middle-long-wave random track irregularity, the dynamic coefficient of vehicle load is approximately 2.0, dynamiccoefficient of slab track system is between 1.70 and 2.06, and there is no big difference between dynamic coefficient of vehicle load and dynamic coefficient of slab track system. Short-wave track irregularity has great influence on the dynamic coefficient of vehicle load, because vibration caused by short-wave track irregularity decays rapidly in slab track system, and the dynamic coefficient of upper part of slab track system is bigger than the dynamic coefficient of lower part of slab track system.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(042)009【总页数】6页(P2831-2836)【关键词】三维有限元;耦合动力学;板式无砟轨道;高速铁路【作者】徐庆元;李斌;周小林【作者单位】中南大学土木工程学院,湖南长沙,410075;中南大学土木工程学院,湖南长沙,410075;中南大学土木工程学院,湖南长沙,410075【正文语种】中文【中图分类】U2133无砟轨道技术是一项现代化铁路技术，具有良好的运营功能并可取得明显的经济效益，高速铁路采用无砟轨道后，轨道稳定性相应增强，列车运行的平稳性和安全性大大提高。
无砟轨道介绍
无砟轨道介绍一、国内外无砟轨道综述1．无砟轨道的概念无砟轨道又作无碴轨道,无砟轨道采用谐振式轨道电路传输特性技术，首次成区段建成无砟轨道铁路。
在铁路上，“砟”的意思是小块的石头。
常规铁路都在小块石头的基础上，再铺设枕木或水泥钢轨，但这种铁路不适于列车高速行驶。
世界高速铁路的发展证实，高速铁路基础工程如果使用常规的轨道系统，道砟粉化严重，线路维修频繁，安全性、舒适性、经济性相对较差。
无砟轨道是高速铁路工程技术的发展方向。
砟(zhǎ)，岩石、煤等的碎片。
在铁路上，指作路基用的小块石头。
传统的铁路轨道通常由两条平行的钢轨组成，钢轨固定放在枕木上，之下为小碎石铺成的路砟。
路砟和枕木均起加大受力面、分散火车压力、帮助铁轨承重的作用，防止铁轨因压力太大而下陷到泥土里。
此外，路砟（小碎石）还有几个作用：减少噪音、吸热、减震、增加透水性等。
这就是有砟轨道。
传统有碴轨道具有铺设简便、综合造价低廉的特点，但容易变形，维修频繁，维修费用较大。
同时，列车速度受到限制。
无砟轨道的轨枕本身是混凝土浇灌而成，而路基也不用碎石，铁轨、轨枕直接铺在混凝土路上。
无砟轨道是当今世界先进的轨道技术，可以减少维护、降低粉尘、美化环境，而且列车时速可以达到 200 公里以上。
二、无碴轨道的整体性能为综合评估上述 3 种结构型式无碴轨道的整体性能，考察其结构强度与动力特性，在试验室内分别铺设 10m 长的无碴轨道实尺模型，利用多点液压伺服加载系统及落轴试验设备，对无碴轨道进行了静载、疲劳与落轴试验。
2．1 静截与疲劳试验静载试验单点最大荷载值为结构的设计荷载，疲劳试验单点最大荷载值根据静轮重，并考虑动力附加系数，确定为 150 kN，加载频率范围 5-25 Hz。
2.1.1 试验测试内容道床板的表面应变；钢轨支点压力的分配；钢轨的绝对位移。
2.1.2 试验结果(1)在静载过程中，3 种结构无碴轨道道床板的表面应变随荷载增加成线性增长，其受力状态在弹性范围内，结构具有足够的强度储备。
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浆及 路基 均 以线 性弹簧一 阻尼 单元模 拟 ，如 图 ２ 所 示 。纵 向连 接单元 刚度取 值ｑ ｔ时 ，则 可模拟 工型 ￣ｌ ，
机 不平顺 。
由度 ，其 中 为机 车车辆 的总数 。
图 中：志 ，是ｚ 别 为一系 和二 系的刚度 ；ｃ ｓ 分 ，
收稿 日期 ：２ ０—２２ ；修订 日期 ：２０ —６１ ０ ８１—Ｏ ０ ９０—８
基 金 项 目 ：中 国博 士 后 基 金 资助 项 目 （０ ７ ４０ ６ ） ２ ０ ０ １ ７９
无砟 轨 道 纵 向连 接 形式 对 列 车一 板 式 无砟 轨 道 一 路 基 系 统 振 动 特 性 影 响
徐 庆元 ，张旭 久 ，曾 志平
（ 中南大学 土木建筑学院 ， 湖南 长沙 摘 ４ ０７ ） １０ ５
要：运用弹性系统动力学总势能不变值原 理及形成矩 阵 的 “ 号入座”法则 ，建 立列车一板式无砟 轨 对
图 １ 车 辆 垂 向 振 动模 型
Ｃ 分别为一系和二系的阻尼 。 Ｓ ２
１２ 板 式无砟 轨道动 力模 型 ．
钢轨 、轨道 板 、底 座 、轨道 板 之 间连 接单 元 、 底座 之 间连接单 元 均 以梁单 元 模拟 ，扣 件 、Ｃ Ａ砂
１ 列 车一板式无砟轨道一路基系统动 力 学模 型
第３ 卷 ， １ １ 第 期 ２０ １０年 １月
文章编 号：１ ０—６ ２（０ ０ １０ ３ —６ ０ １４ ３ ２ １ ）Ｏ —０２０
中 国 铁 道 科 学
ＣＨ Ｉ ＮＡ ＲＡＩ ＬＷ ＡＹ ＣＩ Ｓ ＥＮＣＥ
Ｖ０ ． １ Ｎｏ １ １３ ．
Ｊ ｎ ａｙ，２ １ ａｕｒ ００
我 国新建 及在建 高速客 运专线 广泛采 用板式 无
砟轨道 ，如京 津城 际高速铁 路 、京 沪高速 铁路 、哈 大客运 专线 等 。国 内＿ ］ １ 国外 虽 对列 车 高 速 运 行 时板式无 砟轨 道振 动特性 有过一些 研究 ，但对 板 式无砟 轨道纵 向连接 方式对列 车一板 式无砟 轨道一
路 基系统 振动特 性的影 响 ，特别是 动应力特 性影 响
车体
则 缺乏研究 。为此 ，本文 首先 建立 了考虑纵 向连接 方 式 的列 车一板式 无砟 轨道一 路基通 用时变 耦合 动 力 学模型 ，用 Ｍａｌｂ编制 了相应 的计 算程 序 ，并 ｔ ａ
用所 编制 的计算程 序 ，对在 随机 不平顺 激扰 下 ，板 式无 砟轨道 纵 向连 接方式对 列 车一 板式 无砟 轨道一 路基 系统振 动特性影 响进行 了较 详细研究 。
为 了正确 模拟 轮轨 力为 零 的 “ 空”状 态 ，除 脱 了施 加 随机不 平顺 荷载外 ，还在 机车 车辆各 １７ ，男 ，湖北武汉人，副教授 ，博士后 。
第 １ 期
无砟 轨道 纵向连接形式对列 车～板式无砟轨道 一路 基系统振动特性影响
３ ３
簧
底 座连 接单 元
图 ２ 路基上板式无砟轨道动力模型
由于我 国还缺 乏高 速铁 路无砟 轨道 不平顺 功 率 谱 ，因此 采用 德 国时速 ２０ｋ 以上 的 高速 铁 路低 ５ ｍ 干扰功 率谱 密度进 行 中长波 （ 波长 为 １ Ｏｍ） 随 ～５ 机 不平顺 的模 拟［ 】 引，其表 达式 为
△ ｎ２
作用 力 由著名 的赫 兹非线 性 弹簧接 触 理论确 定 ，即
（ ）一 ￡
Ｊ ［（）Ｚ ，一ｏ］ （ ｛ 一ｒ￡ Ｚ￡｝ ３ 吉 ， （） （ ） ￡ ）
【（ ｏ 轮轨脱离时）
式 中 ：Ｇ 为轮轨 接触 常数 ，Ｇ— ／ ／； ｗ 为 Ｎ Ｚ （ ，） 。
ｓ ） 干 卷 （一 ｎ
４ ０２ ０ Ｉ ・ ａ ； ．３ ×１ Ｔ ｒｄ Ｉ
（ ）
式 中： （ 为 功 率谱 密 度 ，１ ・ （ａ ｎ ） 。 ５ ） ２ ＂ Ｉ ｒｄ・ｒ ＿ ；
ｎ为空 间频 率 ，ｒｄ・ ｎ ；Ａ 为粗 糙 度 常 数 ，取 ａ ｒ～
ｔ 时刻第 位 车轮 的位移 ，ｍ； ， Ｚｒ ￡ ）为 ｔ 时刻第 位 车轮下 钢 轨 的 位 移 ，ｍ； ｏ￡ 轮 轨 界 面存 在 Ｚ （）为
的不 平顺 。 １５ 模 型初 始条 件 ．
和 为 截 断 频 率 ，分别
取 ０ ８ ４６和 ０ ０ ０ ６ｒｄ・ 。 ． ２ ． ２ ａ ｍ＿ 。
德 国低 干扰功 率谱 密度 以 中长波 为主 ，考虑 短
波 随机不 平顺 对无 砟 轨 道 动力 特 性 的影 响不 全 面 ，
道一路基 的竖 向振动方程组 ，用 Ｍａｌ ｔ ｂ编制相应计算程序 ，并用 ＡＮＳ ａ ＹＳ软件验证 ，分析在随机不平顺激扰下 ， 列车高速运行时板式无砟轨道不 同纵 向连接形式对列车～板式无砟轨道一路基系统振 动特性的影响 。研究表 明： 板式无砟轨道纵 向连接形式对车体垂 向加速度 、钢 轨垂 向加速度 、轮轨垂 向力 、扣 件压力 的影 响极小 ，但对板
板式 无砟轨道 结构 ；纵 向连接单 元刚度 取值 与连接 的轨 道板或底 座 刚度 一致 时 ，则 可模拟 Ⅱ型板 式无 砟 轨道 结构 。 １ ３ 轨道不 平顺模 型及 其数值模 拟 ．
在 正常情 况下 ，无砟轨 道不 平顺组 成成分 十分 复 杂 ，含 有各 种波长 ，但有 一定 的统计 特征 ，即随
式无砟轨道各部件及路基受 力有 较大影 响 ，轨 道板 与底座纵连 ，可 以大 大降低轨 道板 和底座 的振动和 动应力 ，
无砟轨道动力特性总体 较为优 良。 关键词 ：板式无砟轨道 ；路基 ；车辆 ；耦合 ；振动特性
中 图分 类 号 ：Ｕ２３ ２ ４ １． ４ 文献 标 识 码 ：Ａ