高速道岔幾何不平順動力分析及其控制方法研究.pdf

1、高速道岔幾何形位的控制是道岔在鋪設(shè)和養(yǎng)護(hù)維修階段確保道岔高平順性的關(guān)鍵。本文在參考國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，對道岔區(qū)幾何不平順的控制方法及其對行車安全性和平穩(wěn)性的影響進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，其主要內(nèi)容如下：
　　1.幾何不平順對道岔區(qū)輪軌接觸幾何關(guān)系的影響分析
　　利用三次樣條插值對道岔區(qū)各控制斷面的輪廓進(jìn)行了擬合，并實現(xiàn)了對任意非控制斷面輪廓的插值，在此基礎(chǔ)上運用區(qū)間線路輪軌幾何關(guān)系的基本原理，編制了道岔區(qū)輪軌接觸幾何子程序。運用

2、該程序分析了車輪沿道岔方向前進(jìn)時輪對的搖頭角以及道岔區(qū)軌道的方向、軌距、水平等幾何不平順對輪軌接觸關(guān)系的影響。結(jié)果表明：即使不存在幾何不平順，道岔區(qū)內(nèi)輪軌幾何關(guān)系也會發(fā)生變化，而方向、水平不平順可能會使道岔的結(jié)構(gòu)不平順進(jìn)一步擴大，合適的軌距加寬能改善道岔的結(jié)構(gòu)不平順。
　　2.建立了車輛.道岔耦合振動模型
　　該模型中的車輛子系統(tǒng)由一個車體、兩個轉(zhuǎn)向架和四個輪對共七個剛體以及一二系懸掛所組成，對于車體和轉(zhuǎn)向架考慮了側(cè)滾、點頭

3、、搖頭、橫移和沉浮5個自由度，對于輪對考慮了側(cè)滾、搖頭、橫移和沉浮4個自由度，即共有31個自由度，在組建車輛子系統(tǒng)的方程時，對哈密爾頓原理中現(xiàn)有的“對號入座”法則進(jìn)行了改進(jìn)，使之與有限元分析中的計算機編碼法相統(tǒng)一。道岔子模型包含了道岔系統(tǒng)的各個部件，并考慮了尖軌和心軌的變截面特性，考慮了間隔鐵、頂鐵、連桿、外鎖閉裝置等部件的參振，考慮了滑床臺對尖軌、心軌的非線性支承。實現(xiàn)了輪軌接觸幾何關(guān)系的動態(tài)計算，將動態(tài)計算出的道岔的結(jié)構(gòu)不平順與幾何

4、不平順進(jìn)行疊加，并作為系統(tǒng)的激勵。
　　3.車輛-道岔耦合振動特性及受幾何不平順的影響分析
　　采用本文編制的仿真程序，分析了列車直向和側(cè)向通過道岔時的動力學(xué)特性，并討論了幾何不平順對行車安全性與平穩(wěn)性的影響。結(jié)果表明：當(dāng)列車直逆向過岔時，其垂向振動比橫向振動激烈得多，且在轉(zhuǎn)轍器部分的橫向振動、轍叉部分的垂向振動比其它部分更激烈，應(yīng)更注重轍叉部分高低不平順、轉(zhuǎn)轍器部分方向不平順的控制；當(dāng)列車側(cè)逆向過岔時，其橫向振動比垂向振動

5、激烈得多，且這主要由道岔側(cè)股導(dǎo)曲線上無外軌超高、圓曲線前無緩和曲線而引起的，道岔結(jié)構(gòu)不平順的影響較小，因此應(yīng)根據(jù)列車的安全性和平穩(wěn)性等指標(biāo)來給定道岔側(cè)股幾何不平順的控制標(biāo)準(zhǔn)，而不應(yīng)采用直股或相應(yīng)普通線路的控制標(biāo)準(zhǔn)。
　　4.軌道幾何不平順控制方法研究
　　提出并驗證了在不同軌道不平順控制方法控制下軌道不平順譜范圍的計算方法，從軌道不平順譜的角度對幾何不平控制方法進(jìn)行研究，得出各種軌道不平順控制方法的優(yōu)劣，并結(jié)合幾何不平順條件

6、下車輛.道岔振動特性分析的結(jié)果，提出了我國高速鐵路無砟軌道區(qū)間線路及道岔區(qū)幾何不平順靜態(tài)控制標(biāo)準(zhǔn)建議值。
　　5.無砟軌道道岔幾何形位精調(diào)軟件的研究
　　首先提出了利用軌道高程和平面的絕對偏差值來計算軌道高低和方向平順性控制指標(biāo)的新方法，并通過與用三維坐標(biāo)計算的精確結(jié)果的對比驗證了該方法的正確性。該方法能反映出調(diào)后模擬值、調(diào)前實測值和調(diào)整值的本質(zhì)關(guān)系，且計算簡單，有利于調(diào)整值的給出。之后，在系統(tǒng)分析道岔各幾何形位的基礎(chǔ)上，開