高速铁路圆曲线参数动力性能仿真研究

论文摘要

高速铁路是铁路科学技术的一项重大成就。在高速行车条件下,车辆与线路之间的动力问题日益显著,曲线路段的情况更加复杂。传统铁路线路设计参数研究方法没有考虑车线之间这种复杂的动力相互作用,因而不能准确地揭示线路参数与列车运行性能之间的内在联系。为了在选线设计中,合理、有效的考虑车线的相互动力作用,开展线路参数的动力学性能分析是必要的。作为相关研究的基础之一,本文在详细分析铁路曲线线路几何特征以及以往车线耦合动力学模型研究的基础上,系统地分析了曲线路段车辆、轨道系统各部分的运动状态；分别建立了平曲线路段的车辆、有砟轨道结构、无砟轨道结构的力学模型,并对轨道随机不平顺的数学描述以及数值模拟方法进行了简要的论述；对轮轨空间动态接触参数的在线计算方法进行了详细的论述和验证；通过数值计算和自编程序的方法对有砟轨道结构和无砟轨道结构曲线路段车-线耦合系统进行了试算,并将所得结果与相关文献进行了对比分析。通过对比分析可以认为,本文所建立的曲线路段车-线耦合模型能够较好的反映车-线系统的动力特性。利用所建立的模型对高速铁路曲线路段车-线耦合系统进行了系统地试算、分析,得到了曲线参数、行车速度等在不同轨道结构形式、不同轨道随机不平顺数值下对系统响应的影响规律,最终给予了相关建议,以期为高速铁路线路设计提供理论基础与参考建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究意义
• 1.1.1 高速铁路发展概况
• 1.1.2 高速铁路车线技术特点
• 1.1.3 论文选题意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究内容及主要创新点
• 1.3.1 研究方法及内容
• 1.3.2 主要创新点
• 第2章 高速铁路平曲线路段车-线动力学仿真模型
• 2.1 线路模型
• 2.1.1 线路几何线形
• 2.1.2 线路平顺性
• 2.2 车辆模型
• 2.2.1 车辆系统简化动力学模型拓扑关系
• 2.2.2 车辆运动方程
• 2.3 轨道结构模型
• 2.3.1 有砟轨道结构模型及动力学方程
• 2.3.2 板式轨道结构模型及动力学方程
• 2.4 轮轨空间动态耦合模型
• 2.4.1 轮轨空间接触几何参数
• 2.4.2 轮轨接触力
• 2.5 模型求解方法
• 2.5.1 数值积分方法
• 2.5.2 轮轨激励输入方式
• 2.5.3 数据存储格式
• 2.5.4 系统的流程图
• 2.5.5 程序验证
• 第3章 高速铁路圆曲线参数影响因素分析
• 3.1 曲线超高的设置及其允许值
• 3.2 最小曲线半径计算条件
• 3.3 最小曲线半径取值
• 第4章 线路平面曲线参数对车线动力性能影响研究
• 4.1 车辆系统动力学评估标准
• 4.1.1 车辆运行安全性评价指标
• 4.1.2 列车运行平稳性及评价指标
• 4.1.3 轨道结构动力作用评价标准
• 4.2 曲线参数对车辆运行性能的影响
• 4.2.1 曲线实设超高h对车辆系统运行性能的影响
• 4.2.2 曲线半径对车辆系统运行性能的影响
• 4.3 车辆运行速度对车辆系统运行性能的影响
• 4.4 未被平衡超高对车辆系统运行性能的影响
• 4.5 未被平衡超高形式对车辆系统运行性能的影响
• 4.6 轨道随机不平顺作用下曲线参数对车辆系统性能指标的影响规律
• 4.7 不同轨道结构形式对车辆系统运行性能的影响
• 第5章 结论与展望
• 5.1 本文主要研究成果及结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附表A 文中所采用客车系统参数
• 附表B 文中所采用轨道系统参数
• 附表C 文中积分参数所采用的值
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果