检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：常文浩北京交通大学

学位级别：博士

高速道岔结构复杂,其轨道同时存在结构固有不平顺和随机不平顺。道岔区轨道平顺状态是影响车辆过岔平稳与安全的关键因素。道岔的高精度设计与制造、以及高标准的铺设与精调等技术保障了道岔运营初期的高平顺性。但是,随着运营时间的增... 详细信息

高速道岔结构复杂,其轨道同时存在结构固有不平顺和随机不平顺。道岔区轨道平顺状态是影响车辆过岔平稳与安全的关键因素。道岔的高精度设计与制造、以及高标准的铺设与精调等技术保障了道岔运营初期的高平顺性。但是,随着运营时间的增长,在高速行车条件下道岔结构承受多重复杂耦合荷载作用,道岔几何形位不可避免会出现偏差,影响车辆过岔的平稳与安全。道岔区不平顺控制缺乏科学理论的指导,难以有效保障道岔区的高平顺状态。因此,研究运营期道岔不平顺特征,揭示岔区不平顺对车辆过岔动力响应的影响规律,对于保障车辆高速过岔的平稳与安全,指导道岔区不平顺管理和养护维修工作具有重要意义。本文基于综合检测列车的动态检测数据,研究了高速道岔的轨道不平顺特征;建立了考虑多结构柔性特征的车辆-道岔-下部基础刚柔耦合动力学模型,以该模型为基础,进一步研究了岔区不平顺的动力影响与评估,以及钢轨磨耗条件下尖轨降低值的动力优化;最后,建立深度学习模型实现了基于道岔不平顺的车辆动力响应预测。本文的主要研究内容及成果如下:(1)基于动态检测数据,采用数理统计、时频分析等方法,揭示了道岔区轨道几何不平顺分布统计和时频特征。选取两种典型的18号高速道岔,基于大量的轨道几何动态检测数据,采用正态检验、数据累积分布等统计方法,深入揭示了道岔区轨道几何不平顺分布与统计特征。采用自适应噪声集合经验模态分解方法对不平顺进行分解,揭示了道岔区轨道不平顺的时频特征,结果表明轨距能量多集中在23～36m的长波段;而高低、轨向、水平和三角坑的能量则集中在4.5～31 m的中长波范围。提出了采用考虑时间滞后性的不平顺与车辆响应相关性分析方法,揭示了道岔区不平顺与车辆动力学响应之间的关联关系,结果表明道岔区不平顺与车辆动力响应的非线性相关性更强。(2)考虑车辆与道岔的多结构柔性特征,采用有限元和多体动力学方法,建立了车辆-道岔-下部基础的刚柔耦合动力学模型,并将线性柔性轨道模型应用到车辆-道岔刚柔耦合模型中。建立了考虑车轮柔性的车辆结构子模型;考虑道岔钢轨廓形变截面特征,建立了考虑柔性钢轨的道岔子结构模型;考虑岔区下部基础形式差异,建立了柔性有砟岔枕和无砟岔板的下部基础子模型,其中轨道结构的模拟形式分别考虑了移动质量轨道模型、线性柔性轨道模型和非线性柔性轨道模型三种方法;轮轨接触关系考虑非赫兹接触和Kalker简化理论;通过子结构缩减方法,建立了车辆-道岔-下部基础的刚柔耦合动力学模型。最后,比较了不同形式的动力学模型仿真结果的差异,结果表明非线性柔性轨道模型会加大车辆的垂向振动,而线性柔性轨道模型则更适用于多工况的车辆动力响应研究。所建立的动力学模型为后续道岔区不平顺动力学影响以及尖轨降低值的动力优化研究奠定了基础。(3)建立了考虑车辆-道岔关键参数的随机抽样模型,揭示了不同的道岔不平顺对车辆动力响应的影响,并进一步建立了岔区不平顺限值的综合评估方法。选取车辆速度、轮轨摩擦系数、轴重和车轮踏面廓形为随机参数,基于拉丁超立方抽样的方法,建立了随机参数模型,并基于车辆-道岔-下部基础的刚柔耦合动力学模型研究了道岔不同位置处高低、轨向、水平、轨距和三角坑不平顺对车辆动力学响应的影响;进一步考虑简谐波不平顺和随机不平顺的共同激励,提出了道岔不平顺限值的综合评估方法。所提出的道岔区不平顺管理限值位于国内外规范中的限值之间,在道岔区轨向和三角坑上略严于我国的管理限值。(4)基于多岛遗传算法,建立了道岔区运营期间钢轨磨耗条件下尖轨降低值的动力优化模型,优化后的降低值能够显著改善车辆过岔性能。分析了尖轨/心轨降低值偏差对轮轨接触几何的影响,结果表明降低值偏差会显著影响轮载转移范围;基于转辙器区钢轨廓形跟踪测试确定了钢轨磨耗和尖轨降低值的演变规律;采用多岛遗传算法建立了磨耗条件下尖轨降低值的动力优化模型,并在直向和侧向过岔两种情况下验证了优化模型的有效性,结果表明该优化模型能有效改善车辆通过转辙器区的动力学性能,车辆直向和侧向过岔时优化目标函数值分别降低了33.66%和11.92%,轮载转移长度显著降低。该模型可有效指导运营期尖轨降低值的优化调整工作。(5)基于深度学习模型,提出了车辆高速通过道岔时的车体加速度预测模型,并对比了不同模型的预测性能差异。结合双向长短时记忆(Bi-directional Long Short-Term Memory,Bi-LSTM)模型和卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)模型,提出了CNNBi-LSTM的车体加速度预测模型,并对模型中的多种超参数进行优选。从时域和频域的角度比较了不同预测模型下基于道岔区车辆几何不平顺的车体加速度的预测结果。结果表明CNN-Bi-LSTM模型下预测结果的精度较其他预测模型提升了50～80%,说明了该模型可以实现车体加

关键词：道岔轨道不平顺车辆动力学响应车辆-道岔耦合动力学模型不平顺特征随机参数

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高速铁路道岔区轮轨振动特性及磨耗分析

高速铁路道岔区轮轨振动特性及磨耗分析

引用

作者：童达鹏北京交通大学

学位级别：硕士

随着高速铁路的快速发展,我国对高速列车及轨道结构有了更高的要求。道岔作为列车实现跨线运行必不可少的组成部件,其特有的结构使得轮轨接触关系与普通区间存在较大的差异。车辆在道岔区运行时产生的轮轨磨耗问题日益凸显,这一问题也... 详细信息

随着高速铁路的快速发展,我国对高速列车及轨道结构有了更高的要求。道岔作为列车实现跨线运行必不可少的组成部件,其特有的结构使得轮轨接触关系与普通区间存在较大的差异。车辆在道岔区运行时产生的轮轨磨耗问题日益凸显,这一问题也影响了车辆运行的安全性、平稳性以及旅客的舒适性。针对这些问题,本文采用了一种多体动力学和有限元相结合的轮轨磨耗计算方法,计算了道岔区轮轨磨耗深度、磨耗指数,并分析了多种因素影响下的磨耗规律,为道岔区优化设计以及工务养护维修提供了一定的理论参考。主要工作如下:(1)采用了一种多体动力学和有限元相结合的轮轨磨耗计算方法。基于多体动力学和有限元方法建立了车辆-道岔耦合动力学模型,分析了耦合系统动力响应,验证了模型的正确性。利用该模型计算得到轮轨法向力、轮轨蠕滑力、轮轨蠕滑率以及轮轨接触斑大小等指标结果,建立磨耗计算模型,将各项指标作为输入参数导入磨耗模型,得到车辆直向通过道岔区时产生车轮磨耗以及钢轨特征断面磨耗。(2)利用所建立的车辆-道岔耦合动力学模型分析了不同过岔速度、轨底坡、车轮型面以及轴重条件下,车辆直向过岔的轮轨振动特性。在多种因素影响下,轮轨力在转辙区和辙叉区出现较大波动且峰值分布在辙叉区。轮轨振动特性与影响因素之间具有很好的相关性。(3)通过有限元方法建立的轮轨接触模型计算得到车辆直向过岔时钢轨特征断面的接触斑信息,结合动力分析结果并基于磨耗模型得到轮轨磨耗深度。根据单节高速列车各车轮的磨耗情况,选取磨耗最严重的轮对作为分析对象,对磨耗关键影响因素进行了研究。(4)考虑磨耗前后车轮型面的变化情况,对比分析了不同型面条件下,轮轨接触几何关系以及车辆在直向过岔时的动力响应差异。磨耗后车轮与钢轨型面匹配时,接触位置主要分布在凹形磨耗的两侧,且易产生了两点接触问题。随着运行距离的增加,轮轨接触几何关系变化逐渐增大。在有无车轮磨耗条件下,轮轨垂向力主要在中高频成分存在差异;轮轨横向力则在各频段均存在差异。(5)分析得到道岔区在多种因素影响下的轮轨振动特性以及磨耗规律。列车运行过程中,转向架前轮对作为导向轮对,承受更大的轮轨力作用,轮轨蠕滑作用更加剧烈,磨耗问题也更大。直向过岔时车轮主要发生踏面凹形磨耗,钢轨主要发生垂直磨耗。图128幅,表18个,参考文献89篇。

关键词：车辆-道岔耦合动力学模型轮轨滚动接触磨耗模型有限元动力响应磨耗分析

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坡度对地铁道岔动态通过性能影响分析

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中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2023年第7期 159-165页

作者：汪朝晖李立军李抒效陈嵘徐井芒广州地铁集团有限公司广东广州510000 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木工程学院四川成都610031

在城市轨道建设过程中,由于地形限制等原因需将道岔铺设在坡道上,但实际使用中发现道岔铺设在坡道上将影响列车平稳性及舒适性。为研究坡度对道岔动态通过性能的影响,基于多体动力学建立车辆-道岔耦合动力学模型,对比分析当道岔铺设在... 详细信息

在城市轨道建设过程中,由于地形限制等原因需将道岔铺设在坡道上,但实际使用中发现道岔铺设在坡道上将影响列车平稳性及舒适性。为研究坡度对道岔动态通过性能的影响,基于多体动力学建立车辆-道岔耦合动力学模型,对比分析当道岔铺设在不同坡度的坡道上时,车辆上坡或下坡过岔的动态响应。结果表明:当车辆下坡过岔时,轮轨横向力与车体横向加速度峰值基本不受坡度影响,脱轨系数和轮重减载率峰值随坡度增大而减小,轮轨垂向力峰值随坡度的增大先基本不变后显著下降,车体垂向加速度峰值随坡度增大而增大;当车辆上坡过岔时,轮轨垂向力、脱轨系数和车体横向加速度峰值受随着坡度的增大而增大,车体垂向加速度峰值随着坡度的增大先减小后增大。

关键词：地铁大坡度道岔通过性能车辆-道岔耦合动力学模型

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基于UM的重载铁路18号道岔动力特性分析

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兰州工业学院学报 2020年第6期27卷 41-44页

作者：孙晓博兰州交通大学土木工程学院甘肃兰州730070

以18号固定辙叉式道岔为研究对象,利用多体动力学软件UM建立C80车辆模型和18号固定辙叉式道岔模型,然后在UM simulation中进行耦合,生成车辆-道岔耦合动力学模型.通过模拟得到车辆经过道岔时的动力响应,包括轮轨的相互作用、钢轨的振动... 详细信息

以18号固定辙叉式道岔为研究对象,利用多体动力学软件UM建立C80车辆模型和18号固定辙叉式道岔模型,然后在UM simulation中进行耦合,生成车辆-道岔耦合动力学模型.通过模拟得到车辆经过道岔时的动力响应,包括轮轨的相互作用、钢轨的振动加速度和位移.结果表明:在车辆进入道岔时,轮轨的相互作用在转辙区主要为横向作用,钢轨横移量最大,在辙叉区主要为垂向作用,钢轨垂向位移最大;在辙叉区还存在有害空间,轮轨垂向力瞬间降到0,轮子出现瞬间悬空状态;当车辆经过道岔时,轮轨冲击突然变大,使钢轨产生较大的横向加速度和垂向加速度.

关键词： UM多体动力学 18号道岔车辆-道岔耦合动力学模型动力响应

来源：评论

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