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板式轨道动力响应分析方法

赵怀耘 刘建新 翟婉明

赵怀耘, 刘建新, 翟婉明. 板式轨道动力响应分析方法[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(5): 19-23.
引用本文: 赵怀耘, 刘建新, 翟婉明. 板式轨道动力响应分析方法[J]. 交通运输工程学报, 2007, 7(5): 19-23.
ZHAO Huai-yun, LIU Jian-xin, ZHAI Wan-ming. Analysis method of dynamic responses on slab track[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(5): 19-23.
Citation: ZHAO Huai-yun, LIU Jian-xin, ZHAI Wan-ming. Analysis method of dynamic responses on slab track[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2007, 7(5): 19-23.

板式轨道动力响应分析方法

基金项目: 

教育部长江学者和创新团队发展计划项目 IRT0452

国家自然科学创新研究群体基金项目 50521503

国家863计划项目 2006AA04Z406

详细信息
    作者简介:

    赵怀耘(1974-), 男, 山东成武人, 西南交通大学工学博士研究生, 从事车辆动力学及可靠性研究

    刘建新(1965-), 男, 新疆伊犁人, 西南交通大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U213.242

Analysis method of dynamic responses on slab track

More Information
    Author Bio:

    Zhao Huai-yun(1974-),male,doctoral student of engineering. +86—28-87600773,zhao2ws@126.com

    Liu Jian-xin(1965-), male, EngD, professor.+86—28—87600290, jxliu@home.swjtu.edu.cn

  • 摘要: 为了计算在高速车辆移动荷载作用下板式轨道的动力响应, 将轨道板视为线性粘弹性连续支承梁, 将钢轨视为线性粘弹性点支承梁, 将钢轨和轨道板统一划分为有限单元, 基于车辆-轨道耦合动力学理论, 利用弹性系统动力学总势能不变值原理, 建立了高速列车-板式轨道的垂向耦合动力学方程, 计算了车辆通过板式轨道钢轨焊接区短波不平顺时的轮轨动力学响应。仿真结果表明: 与其他成熟仿真方法相比较, 响应变化趋势与幅值基本一致, 表明该方法可行。

     

  • 图  1  垂向耦合模型

    Figure  1.  Vertical coupling model

    图  2  板式轨道单元

    Figure  2.  Element of slab track

    图  3  梁单元节点位移

    Figure  3.  Node displacement of beam element

    图  4  用本文方法计算的轮轨动力响应

    Figure  4.  Wheel/rail dynamic responses computed by using proposed method

    图  5  文献[1]中的轮轨动力响应

    Figure  5.  Wheel/rail dynamic responses in reference[1]

    表  1  计算参数

    Table  1.   Computation parameters

    参数 取值
    车体质量Mc/kg 31 994
    轮对质量Mw/kg 1 650
    构架点头惯量Jt/(kg·m2) 3 200
    一系悬挂阻尼Cs1/(N·s·m-1) 8.0×104
    二系悬挂阻尼Cs2/(N·s·m-1) 1.0×105
    转向架轴距之半Lt/m 1.25
    钢轨弹性模量Er/(N·m-2) 2.1×1011
    钢轨单位长度质量mr/(kg·m-1) 60.8
    轨下垫层阻尼Cp/(N·s·m-1) 3.625×104
    轨道板截面惯性矩Is/m4 6.687 5×10-4
    CA砂浆刚度KCA/(N·m-1) 1.25×109
    轨道板长度ls/m 4.95
    构架质量Mt/kg 3 333
    车体点头惯量Jc/(kg·m2) 2.1×106
    一系悬挂刚度Ks1/(N·m-1) 2.36×106
    二系悬挂刚度Ks2/(N·m-1) 8.0×105
    车辆定距之半Lc/m 8.75
    车轮半径Rw/m 0.43
    钢轨截面惯性矩Ir/m4 3.09×10-5
    轨下垫层刚度Kp/(N·m-1) 6×107
    轨道板弹性模量Es/(N·m-2) 3.5×1010
    轨道板质量ms/kg 2 500
    CA砂浆阻尼CCA/(N·s·m-1) 8.3×104
    钢轨扣件间距l/m 0.625
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  • [1] 翟婉明, 韩卫军, 蔡成标, 等. 高速铁路板式轨道动力特性研究[J]. 铁道学报, 1999, 21(6): 65-69. doi: 10.3321/j.issn:1001-8360.1999.06.016

    Zhai Wan-ming, Han Wei-jun, Cai Cheng-biao, et al. Dynamic properties of high-speed railway slab tracks[J]. Journal of the China Railway Society, 1999, 21(6): 65-69. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1001-8360.1999.06.016
    [2] 娄平, 曾庆元. 移动荷载作用下板式轨道的有限元分析[J]. 交通运输工程学报, 2004, 4(1): 29-33. doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2004.01.008

    Lou Ping, Zeng Qing-yuan. Finite element analysis of slab track subjected to moving load[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2004, 4(1): 29-33. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2004.01.008
    [3] 娄平, 曾庆元. 移动荷载作用下连续粘弹性基础支承无限长梁的有限元分析[J]. 交通运输工程学报, 2003, 3(2): 1-6. doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2003.02.001

    Lou Ping, Zeng Qing-yuan. Finite element analysis of infinitely long beam resting on continuous viscoelastic foundation subjected to moving loads[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2003, 3(2): 1-6. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2003.02.001
    [4] 刘玉祥, 陈秀方, 贾兴明, 等. 铁路板式轨道结构平面有限元分析[J]. 石家庄铁道学院学报, 2006, 19(2): 54-58. doi: 10.3969/j.issn.2095-0373.2006.02.014

    Liu Yu-xiang, Chen Xiu-fang, Jia Xing-ming, et al. Analysis of plane FEM on structures of slab trackin railway[J]. Journal of Shijiazhuang Railway Institute, 2006, 19(2): 54-58. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.2095-0373.2006.02.014
    [5] 翟婉明. 车辆-轨道耦合动力学理论及其应用[J]. 中国铁道科学, 1996, 17(2): 58-73. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGTK602.006.htm

    Zhai Wan-ming. Locomotive-and-track system coupling dynamics and its application to the study of locomotive performance[J]. China Railway Science, 1996, 17(2): 58-73. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZGTK602.006.htm
    [6] 曾庆元. 弹性系统总势能不变值原理[J]. 华中理工大学学报: 自然科学版, 2000, 28(1): 1-3. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HZLG200001000.htm

    Zeng Qing-yuan. The principle of total potential energy withstationary value in elastic system dynamics[J]. Journal of Huazhong University of Science and Technology: Natural Science Edition, 2000, 28(1): 1-3. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HZLG200001000.htm
    [7] 曾庆元. 弹性系统动力学总势能不变值原理与列车桥梁时变系统振动分析[J]. 铁道建筑技术, 2001, 8(1): 1-6. doi: 10.3969/j.issn.1009-4539.2001.01.001

    Zeng Qing-yuan. The principle of total potential energy with stationary value in elastic system dynamics and the vibration analysis of train-bridge time-varying system[J]. Railway Construction Technology, 2001, 8(1): 1-6. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1009-4539.2001.01.001
    [8] 翟婉明. 车辆-轨道垂向系统的统一模型及其耦合动力学原理[J]. 铁道学报, 1992, 14(3): 10-21. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TDXB199203001.htm

    Zhai Wan-ming. The vertical model of vehicle-track systemandits coupling dynamics[J]. Journal of the China Railway Society, 1992, 14(3): 10-21. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TDXB199203001.htm
    [9] 向俊, 曾庆元. 关于机车车辆-轨道系统运动方程的建立[J]. 长沙铁道学院学报, 2000, 18(4): 1-5. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CSTD200004000.htm

    Xiang Jun, Zeng Qing-yuan. On building equations of motion of locomotive vehicle-track system[J]. Journal of Changsha Railway University, 2000, 18(4): 1-5. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-CSTD200004000.htm
    [10] 娄平, 郑祖勇, 曾庆元. 利用形函数性质产生直梁单元形函数的方法[J]. 吉首大学学报: 自然科学版, 2004, 25(1): 22-25. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSDN200401006.htm

    Lou Ping, Zheng Zu-yong, Zeng Qing-yuan. A method for generating straight beam element shape functions by means of its properties[J]. Journal of Jishou University: Natural Science Edition, 2004, 25(1): 22-25. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSDN200401006.htm
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  • 收稿日期:  2007-08-10
  • 刊出日期:  2007-10-25

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