風(fēng)荷載作用下城市軌道交通車輛—軌道動力特性及車輛速度限值研究.pdf

1、隨著城市軌道交通迅速發(fā)展，極端天氣（強(qiáng)風(fēng)）會給在高架線路上城市軌道列車的運(yùn)行安全提出巨大的挑戰(zhàn)。由于線路超高、曲線半徑、軌道不平順等因素，使強(qiáng)風(fēng)作用下列車在高架橋上的動力性能惡化，嚴(yán)重影響列車安全運(yùn)行，甚至?xí)斐擅撥?、傾覆等事故。為提高強(qiáng)風(fēng)作用下列車在高架線路上安全運(yùn)行性，本文分析了復(fù)雜情況下的車-線-橋動力學(xué)性能，為計(jì)算強(qiáng)風(fēng)作用下城市軌道列車安全運(yùn)行提供了一種有效分析方法。主要工作如下:
　　(1)在總結(jié)和分析國內(nèi)外對車輛-軌道

2、-橋梁動力特性及強(qiáng)風(fēng)作用下列車速度限值的研究基礎(chǔ)上，針對強(qiáng)風(fēng)作用下在高架橋曲線段、直線段的車輛運(yùn)行時(shí)遇到的實(shí)際問題，提出了以有限元法和剛?cè)狁詈戏榛A(chǔ)，分析計(jì)算風(fēng)荷載作用下的車-線-橋的動力學(xué)響應(yīng)并依此制定出適合城市軌道列車安全運(yùn)行的速度限值為目標(biāo)的整個(gè)研究思路。
　　(2)考慮到目前的主流有限元軟件及多體動力學(xué)軟件無法單獨(dú)進(jìn)行風(fēng)荷載作用下的車-線-橋的動力特性數(shù)值模擬，本文提出采用多體動力學(xué)軟件SIMPACK和有限元軟件ANSY

3、S相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)了剛?cè)崧?lián)合仿真，解決了曲線超高、曲率以及緩和曲線等因素給車-線-橋耦合系統(tǒng)帶來的數(shù)值積分困難。
　　(3)根據(jù)所建立的模型，逐一分析了曲線半徑、車速、穩(wěn)態(tài)風(fēng)等因素對輪軌動力學(xué)響應(yīng)、梁體力學(xué)指標(biāo)的影響。在不考慮風(fēng)力對橋梁的直接作用時(shí)，梁體的動力學(xué)指標(biāo)良好，相比風(fēng)速、車速，橋梁動力響應(yīng)對于曲線半徑變化較不敏感。
　　(4)在穩(wěn)態(tài)風(fēng)時(shí)程激勵(lì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合試驗(yàn)提出了瞬時(shí)風(fēng)作用下的時(shí)程激勵(lì)方式，結(jié)果表明:某一風(fēng)速等

4、級下瞬時(shí)風(fēng)速對輪軌產(chǎn)生的動力學(xué)響應(yīng)與比它風(fēng)速等級高一級的穩(wěn)態(tài)風(fēng)速下的產(chǎn)生的動力學(xué)響應(yīng)近似相等。
　　(5)利用力的分解法分析了在不同風(fēng)速角下的列車動力性能，結(jié)果表明:列車在受垂直于車速方向的風(fēng)荷載時(shí)，其動力響應(yīng)值不是列車在此風(fēng)速下的最大動力響應(yīng)值。8級風(fēng)速下，車速為60km/h時(shí)，風(fēng)速角度為-75°時(shí)，橫向力為18.99kN，垂向力為77.33kN，脫軌系數(shù)0.30，相比在90°下，增加了橫向力增長了5.8％，垂向力增加了0.2％