• ISSN 0258-2724
  • CN 51-1277/U
  • EI Compendex
  • Scopus 收录
  • 全国中文核心期刊
  • 中国科技论文统计源期刊
  • 中国科学引文数据库来源期刊

多线铁路车桥耦合振动仿真研究

崔圣爱 刘品 曹艺缤 苏姣 祝兵

崔圣爱, 刘品, 曹艺缤, 苏姣, 祝兵. 多线铁路车桥耦合振动仿真研究[J]. 西南交通大学学报, 2017, 30(5): 835-843. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.05.001
引用本文: 崔圣爱, 刘品, 曹艺缤, 苏姣, 祝兵. 多线铁路车桥耦合振动仿真研究[J]. 西南交通大学学报, 2017, 30(5): 835-843. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.05.001
CUI Sheng'ai, LIU Pin, CAO Yibin, SU Jiao, ZHU Bing. Simulation Study on Multiline Vehicle-Bridge Coupled Vibration[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2017, 30(5): 835-843. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.05.001
Citation: CUI Sheng'ai, LIU Pin, CAO Yibin, SU Jiao, ZHU Bing. Simulation Study on Multiline Vehicle-Bridge Coupled Vibration[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2017, 30(5): 835-843. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.05.001

多线铁路车桥耦合振动仿真研究

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2017.05.001
基金项目: 

铁道部科技计划项目(2011G026-B)

详细信息
    作者简介:

    崔圣爱(1981-),女,副教授,博士,研究方向为车桥耦合振动及地震易损性,电话:13648053841,E-mail:shengai_cui@126.com

    通讯作者:

    祝兵(1965-),男,教授,博士生导师,研究方向为大跨度桥梁结构空间力学行为及桥梁结构动力学理论,E-mail:zhubing126@126

Simulation Study on Multiline Vehicle-Bridge Coupled Vibration

  • 摘要: 为了评估高速铁路上多线铁路桥梁列车运行安全性与舒适性,以渝黔铁路白沙沱大桥为例,采用多体系统动力学软件SIMPACK建立了CRH3动车和拖车三维空间动力学模型,并通过SIMPACK的子结构技术将动车和拖车组装成列车动力学模型;采用有限元软件ANSYS建立了桥梁的动力分析模型,计算其自振特性.根据列车和桥梁子系统之间的变形协调条件和力平衡条件,在轮轨接触面的节点上进行位移和力的数据传递,基于SIMPACK与ANSYS相结合的联合仿真方法首次进行多线车桥耦合振动仿真,分析了桥梁动力学指标及列车安全性指标和舒适性指标,探索了多线车桥耦合振动的一般规律和对列车安全性与舒适性的影响程度.研究结果表明:(1)三线列车共同作用下,与单线单独行车时对应动车和拖车的车辆安全性指标(脱轨系数、轮重减载率及轮轨横向力)几乎完全一致;车辆舒适性指标(车体竖向加速度、车体横向加速度、竖向舒适度指标及横向舒适度指标)中除个别竖向加速度约10%外,其余指标都在1%以内,表明由于桥梁刚度较大,桥梁振动对列车动力学指标的影响很小,单线和多线对应动力学指标非常接近,可近似采用单线单独行车时车辆动力学指标推测多线同时行车的对应指标.(2)三线列车共同作用下桥梁主跨跨中竖向位移比单线叠加位移略大,相差1%以内,竖向位移影响系数在1.001~1.006之间;三线列车共同作用下桥梁主跨跨中横向位移与单线代数叠加位移相近,相差±10%以内,主跨跨中横向位移影响系数在1.000左右,可以近似采用单线叠加的竖向位移和横向位移推测三线列车共同作用下的竖向位移和横向位移.(3)三线列车共同作用下桥梁主跨跨中竖向加速度绝对值比单线代数叠加后的绝对值小,影响系数在0.636~0.771之间,可参照单线代数叠加的桥梁竖向加速度保守评定桥梁的竖向加速度;三线列车共同作用下的主跨跨中横向加速度绝对值比单线行车横向加速度绝对值中的最大值小,可参照单线横向加速度绝对值的最大值保守评定桥梁横向加速度.

     

  • 翟婉明,夏禾. 列车-轨道-桥梁动力相互作用理论与工程应用[M]. 北京:科学出版社,2011:1-50.
    ZHAI W, XIA H, CAI C, et al. High-speed train-track-bridge dynamic interactions part Ⅰ:theoretical model and numerical simulation[J]. International Journal of Rail Transportation, 2013, 1(1/2):3-24.
    WANG T L, GARG V K, CHU K H. Railway bridge/vehicle interaction studies with new vehicle model[J]. Journal of Structure Engineering, 1991, 117(7):2099-2116.
    YANG Y B, LIN B H. Vehicle-bridge interaction analysis by dynamic condensation method[J]. Journal of Structural Engineering, ASCE, 1995, 121(11):1636-1643.
    DIETZ S, HIPPMANN G, SCHUPP G. Interaction of vehicles and flexible tracks by co-simulation of multibody vehicle systems and finite element track models[J]. Vehicle System Dynamics Supplement, 2003, 37(Sup.):372-384.
    夏禾,张楠. 车辆与结构动力相互作用[M]. 2版. 北京:科学出版社,2005:1-20.
    翟婉明,蔡成标,王开云. 高速列车-轨道-桥梁动态相互作用原理及模型[J]. 土木工程学报,2005,38(11):132-137. ZHAI Wanming, CAI Chengbiao, WANG Kaiyun. Mechanism and modal of high-speed train-track-bridge dynamic interaction[J]. China Civil Engineering Jounal, 2005, 38(11):132-137.
    李永乐. 风-车-桥系统非线性空间耦合振动研究[D]. 成都:西南交通大学,2003.
    李小珍,强士中. 大跨度公铁两用斜拉桥车桥动力分析[J]. 振动与冲击,2003,22(1):6-26. LI Xiaozhen, QIANG Shizhong. Vehicle-bridge dynamic analysis for long span highway and railway bi-purpose cable-stayed bridge[J]. Journal of Vibration and Shock, 2003, 22(1):6-26.
    崔圣爱. 基于多体系统动力学和有限元法的车桥耦合振动精细化仿真研究[D]. 成都:西南交通大学,2009.
    崔圣爱,祝兵. 客运专线大跨连续梁桥车桥耦合振动仿真分析[J]. 西南交通大学学报,2009,44(1):66-71. CUI Sheng'ai, ZHU Bing. Coupling vibration simulation of long-span continuous beam bridge on passenger dedicated railway[J]. Journal of Southwest Jiaotong Univeraity, 2009, 44(1):66-71.
    崔圣爱,祝兵,黄志堂. 基于多体系统动力学和有限元法的联合仿真在车桥耦合振动研究中的应用[J]. 计算机应用研究,2009,26(12):4581-4584. CUI Sheng'ai, ZHU Bing, HUANG Zhitang. Application of co-simulation based on multi-body system dynamics and finite element method in coupled vibration research between vehicle and bridge[J]. Application Research of Computers, 2009, 26(12):4581-4584.
    GUNTER S, CHRISTOPH W. Modelling the contact between wheel and rail whthin multibody system simulation[J]. Vehicle System Dynamics, 2004, 41(5):349-364.
    马卫华. 轮对纵向振动及其相关动力学影响研究[D]. 成都:西南交通大学,2007.
    唐兆,朱允瑞,聂隐愚,等. CAD/CAE集成的高速铁路列车子系统仿真分析一体化平台[J]. 西南交通大学学报,2016,51(1):113-120. TANG Zhao, ZHU Yunrui, NIE Yinyu, et al. Holistic high-speed train subsystem simulation platform based on CAD/CAE integration[J].Journal of Southwest Jiaotong Univeraity, 2016, 51(1):113-120.
    曲天威,许自强,马卫华. 圆销车钩自由转角与车体参数匹配性的研究. 西南交通大学学报,2015,50(2):247-255. QU Tianwei, XU Ziqiang, MA Weihua. Matching between free angle of round-pin coupler and carbody structure parameters[J]. Journal of Southwest Jiaotong Univeraity, 2015, 50(2):247-255.
    石怀龙,邬平波,罗仁. 高速动车组弹性车体和设备耦合振动特性. 西南交通大学学报,2014,49(4):693-699. SHI Huailong, WU Pingbo, LUO Ren. Coupled vibration characteristics of flexible car body and equipment of EMU[J]. Journal of Southwest Jiaotong Univeraity, 2014, 49(4):693-699.
    铁道部标准计量研究所. GB 5599-1985.铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范[S]. 北京:中国标准出版社,1985.
    铁道部标准计量研究所. TB/T 2360-1993.铁道机车动力学性能试验鉴定方法及评定标准[S]. 北京:中国铁道出版社,1993.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  629
  • HTML全文浏览量:  118
  • PDF下载量:  138
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-07-07
  • 刊出日期:  2017-10-25

目录

    /

    返回文章
    返回