• ISSN 0258-2724
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列车荷载下钢轨振动加速度的空间分布特征

蔡小培 谭希 郭亮武 钟阳龙

蔡小培, 谭希, 郭亮武, 钟阳龙. 列车荷载下钢轨振动加速度的空间分布特征[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(3): 459-466. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.005
引用本文: 蔡小培, 谭希, 郭亮武, 钟阳龙. 列车荷载下钢轨振动加速度的空间分布特征[J]. 西南交通大学学报, 2018, 53(3): 459-466. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.005
CAI Xiaopei, TAN Xi, GUO Liangwu, ZHONG Yanglong. Spatial Distribution Characteristics of Rail Vibration Acceleration under Train Load[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(3): 459-466. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.005
Citation: CAI Xiaopei, TAN Xi, GUO Liangwu, ZHONG Yanglong. Spatial Distribution Characteristics of Rail Vibration Acceleration under Train Load[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2018, 53(3): 459-466. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.005

列车荷载下钢轨振动加速度的空间分布特征

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2018.03.005
基金项目: 

中国铁路总公司科技研究开发计划资助项目 2017G002-H

国家自然科学基金资助项目 51778050

国家自然科学基金资助项目 51578053

详细信息
    作者简介:

    蔡小培(1982-), 男, 副教授, 研究方向为铁路轨道结构与轨道动力学, E-mail:xpcai@bjtu.edu.cn

  • 中图分类号: U213

Spatial Distribution Characteristics of Rail Vibration Acceleration under Train Load

  • 摘要: 为了探究列车通过时钢轨振动的基本参数和敏感区域,基于多体动力学软件GENSYS和有限元软件ABAQUS,分别建立车辆-轨道动力学模型和轨道-下部基础有限元模型.以动力学模型计算得到的轮轨力为激励,输入轨道-下部基础有限元模型,计算分析车速、轨道不平顺和钢轨支承方式等因素对钢轨加速度的影响.研究结果表明:钢轨加速度从轨头到轨底逐渐减小,轨枕上方轨头加速度明显大于轨枕之间.钢轨加速度对车速最为敏感,车速从200 km/h增加到350 km/h时,无砟轨道轨头加速度从1.476 km/s2增加到2.980 km/s2.连续支承式无砟轨道,钢轨加速度小于传统离散支承式无砟轨道.加速度传感器建议安装在轨头外侧,传感器的采集频率、量程应考虑列车速度、轨道不平顺等影响.

     

  • 图 1  车辆-轨道耦合动力学模型

    Figure 1.  Vehicle-track coupling dynamics model

    图 2  轮轨垂向力图示

    Figure 2.  Wheel-rail vertical force

    图 3  轨道-下部结构有限元模型

    Figure 3.  Track-substructure FE model

    图 4  椭圆形轮轨接触斑

    Figure 4.  Ellipse point of the wheel-rail contact

    图 5  钢轨加速度测点布置

    Figure 5.  Distribution of test points for rail acceleration

    图 6  钢轨垂向加速度振动响应

    Figure 6.  Vibration response of vertical rail acceleration

    图 7  有砟轨道钢轨加速度

    Figure 7.  Rail acceleration of ballasted track

    图 8  不同速度下钢轨加速度

    Figure 8.  Rail acceleration for different velocities

    图 9  不同轨道不平顺作用下钢轨加速度

    Figure 9.  Rail acceleration for different values of track irregularity

    图 10  内外侧测点的钢轨加速度差异

    Figure 10.  Difference in rail accelerations between the outer and inner points

    图 11  不同速度下钢轨加速度

    Figure 11.  Rail acceleration for different velocities

    图 12  截面1钢轨加速度(v=160 km/h)

    Figure 12.  Rail acceleration of section 1 (v=160 km/h)

    图 13  连续支承无砟轨道钢轨垂向加速度

    Figure 13.  Vertical rail acceleration in continuously supported track structure

    图 14  不同支承类型下钢轨加速度

    Figure 14.  Rail acceleration for different types of rail supports

    图 15  现场锤击试验及数据

    Figure 15.  In situ hammer tests and dates

    图 16  朔-黄铁路现场加速度测试

    Figure 16.  In situ acceleration test for Shuo-huang railway

    表  1  无砟轨道钢轨垂向加速度

    Table  1.   Vertical rail acceleration of slab track

    m·s-2
    外侧测点 测面1 测面2
    1 2 980 2 260
    2 1 968 2 034
    3 500 510
    4 604 600
    5 470 592
    6 397 729
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  • 收稿日期:  2017-09-11
  • 刊出日期:  2018-06-01

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