地鐵車(chē)輛—鋼彈簧浮置板軌道耦合動(dòng)態(tài)行為的研究.pdf

1、一方面，我國(guó)正大力發(fā)展城市軌道交通來(lái)緩解大中城市的交通擁堵?tīng)顩r，另一方面，城市軌道交通誘發(fā)的振動(dòng)、噪聲等環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注，解決好這些環(huán)境問(wèn)題是保證城市軌道交通可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題之一。為此，多種減振降噪措施被用來(lái)削弱城市軌道交通對(duì)線路沿線居民、建筑和精密設(shè)備的影響，然而，各種措施的預(yù)期目標(biāo)及使用效果不盡相同。目前，與其他減振降噪措施相比，鋼彈簧浮置板軌道綜合表現(xiàn)最好，在對(duì)減振控制要求嚴(yán)格的位置廣泛推廣使用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展

2、，居民健康意識(shí)的增強(qiáng)，鋼彈簧浮置板減振軌道將會(huì)被更多的應(yīng)用到新建的城市軌道交通線上。
　　浮置板軌道結(jié)構(gòu)形式多樣，各自適用環(huán)境和減振效果都有差別，鋼彈簧浮置板軌道只是其中一種。雖然浮置板軌道擁有減振效果好、運(yùn)行維護(hù)少、使用壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，但是，前期投入大、施工復(fù)雜、工期長(zhǎng)和線路穩(wěn)定性差等缺陷嚴(yán)重制約了它的廣泛使用，目前只安裝在對(duì)振動(dòng)控制要求嚴(yán)格的線路上。因此，為了充分了解浮置板軌道的優(yōu)缺點(diǎn)，做到合理的揚(yáng)長(zhǎng)避短，國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用多種

3、手段對(duì)它進(jìn)行了研究。對(duì)于連續(xù)型浮置板軌道，研究的重點(diǎn)是軌道的垂向共振頻率、軌道臨界速度、軌道柔度和減振效率等；對(duì)于離散型單元板式浮置板軌道，研究的重點(diǎn)是軌道板的彎曲柔性變形對(duì)減振效果的影響、軌道板接頭位置垂向錯(cuò)動(dòng)、浮置板軌道與其他軌道形式連接過(guò)渡等。
　　有關(guān)浮置板軌道的研究已取得大量成果，解決了很多相關(guān)工程問(wèn)題。但是，尚有一些問(wèn)題存在爭(zhēng)議，沒(méi)有徹底解決，如地鐵車(chē)輛在浮置板軌道上運(yùn)行時(shí)的安全性問(wèn)題、是否需要在離散型單元板端頭的接縫

4、處安裝鉸接約束裝置?是否應(yīng)該在浮置板軌道到傳統(tǒng)整體道床軌道的過(guò)渡段采取軌道支承剛度過(guò)渡措施?浮置板軌道支承失效的機(jī)理以及軌道車(chē)輛耦合動(dòng)態(tài)行為的影響如何?浮置板軌道是否適合新型列車(chē)即直線電機(jī)列車(chē)安全平穩(wěn)運(yùn)行?針對(duì)上述尚未解決問(wèn)題，主要展開(kāi)了以下幾個(gè)方面的研究工作：
　　(1)首先對(duì)國(guó)內(nèi)外浮置板軌道的研究歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)論述，明確了鋼彈簧浮置板軌道技術(shù)的研究意義和研究方向。
　　(2)進(jìn)一步推進(jìn)了地鐵車(chē)輛-鋼彈簧浮置板軌道耦

5、合耦合動(dòng)力學(xué)模型和相應(yīng)的數(shù)值程序。主要體現(xiàn)在：(a)建立直線電機(jī)列車(chē)車(chē)輛/浮置板軌道模型和相應(yīng)的數(shù)值方法；(b)模型中能夠反映車(chē)輛相對(duì)軌道的移動(dòng)效應(yīng)；(c)考慮了軌道板端部的連接結(jié)構(gòu)的影響和建模；(d)采用三維實(shí)體有限元理論模擬軌道板，不僅可以對(duì)短、中和長(zhǎng)型軌道板進(jìn)行統(tǒng)一建模，而且考慮軌道板厚度尺寸的影響，有效提高計(jì)算結(jié)果的可靠性，可以進(jìn)行軌道板局部傷損建模分析；(e)考慮傳統(tǒng)整體道床軌道和浮置板軌道過(guò)渡段不同過(guò)渡方案的影響和建模，即軌

6、道縱向非均勻支承結(jié)構(gòu)建模分析。
　　(3)研究了普通地鐵車(chē)輛(轉(zhuǎn)子電機(jī)驅(qū)動(dòng))在鋼彈簧浮置板軌道上運(yùn)行時(shí)軌道板長(zhǎng)度、厚度和鋼彈簧縱向間距對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響規(guī)律。弄清了鋼彈簧浮置板軌道對(duì)車(chē)輛運(yùn)行性能的影響規(guī)律；得出了地鐵車(chē)輛在不同參數(shù)鋼彈簧浮置板軌道上運(yùn)行時(shí)輪軌力、車(chē)輛加速度等。研究結(jié)果顯示，鋼彈簧浮置板軌道參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)加速度的影響很?。痪兔撥壪禂?shù)而言，地鐵車(chē)輛在鋼彈簧浮置板軌道上可以安全運(yùn)行。
　　(4)分析計(jì)算了普通

7、地鐵車(chē)輛在鋼彈簧浮置板軌道上運(yùn)行時(shí)，軌道板間的錯(cuò)動(dòng)對(duì)輪軌力和扣件力的影響規(guī)律。研究表明，軌道板間的錯(cuò)動(dòng)對(duì)輪軌力的影響甚微，對(duì)接縫兩側(cè)扣件受力影響明顯；在接縫位置安裝剪力鉸可以有效削弱軌道板間錯(cuò)動(dòng)對(duì)扣件受力的影響，降低扣件系統(tǒng)病害發(fā)生的概率，減少后期維護(hù)。
　　(5)分析計(jì)算了鋼彈簧浮置板軌道與普通板式無(wú)砟軌道連接過(guò)渡段軌道剛度變化對(duì)輪軌力、扣件力和軌道變形的影響規(guī)律。結(jié)果顯示，過(guò)渡段內(nèi)軌道剛度突變對(duì)輪軌力的影響不大，對(duì)過(guò)渡點(diǎn)兩側(cè)扣

8、件受力狀態(tài)影響較大，需要在過(guò)渡段內(nèi)設(shè)置剛度過(guò)渡區(qū)來(lái)降低扣件的拉、壓力水平；在過(guò)渡段軌道板安裝剪力鉸、在過(guò)渡區(qū)增加鋼彈簧布置密度和降低過(guò)渡段內(nèi)扣件剛度都可以有效地降低扣件受力水平。
　　(6)研究了鋼彈簧浮置板軌道的扣件或鋼彈簧失效對(duì)車(chē)輛運(yùn)行安全性和軌道變形的影響。研究結(jié)果表明，只有當(dāng)扣件連續(xù)失效數(shù)量到一定程度時(shí)才會(huì)嚴(yán)重威脅車(chē)輛的行車(chē)安全。少數(shù)鋼彈簧失效對(duì)行車(chē)安全影響甚微，但會(huì)增大軌道板垂向變形位移，影響部分扣件的受力狀態(tài)，嚴(yán)重情況

9、會(huì)導(dǎo)致軌道板與地基板的硬碰觸底接觸。
　　(7)研究了直線電機(jī)地鐵車(chē)輛在鋼彈簧浮置板軌道上運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為。明確了軌道板接縫與感應(yīng)板接縫位置關(guān)系對(duì)系統(tǒng)受力的影響規(guī)律以及感應(yīng)板垂向位置異常對(duì)系統(tǒng)受力的影響規(guī)律。從研究結(jié)果獲知，軌道板接縫與感應(yīng)板接縫應(yīng)采用“對(duì)齊”方式布置，應(yīng)嚴(yán)格控制感應(yīng)板的上凸型異常錯(cuò)動(dòng)。
　　(8)根據(jù)正在服役的鋼簧浮置板軌道現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析了鋼彈簧浮置板軌道的鋼軌狀態(tài)對(duì)車(chē)輛部件的振動(dòng)響應(yīng)情況，通過(guò)與其