不同支承条件下的浮置板轨道在城轨列车作用下的动力特性分析

论文摘要

随着我国城市轨道交通的大力发展,城市轨道交通列车(以下简称城轨列车)通过时引起的地面振动及噪声给人们工作和生活带来许多不利影响。为此,研究城轨列车与轨道之间的相互作用、减少振动、降低噪声将具有重要的理论价值与现实意义。本文重点研究了浮置板轨道在城轨列车振动荷载作用下的动力学响应特性,分析了三种(整体支承式、线性支承式、分布支承式)浮置板轨道的隔振效果。主要完成了如下主要工作。(1)在大量查阅国内外相关文献资料的基础上,比较全面地总结了国内外浮置板轨道结构类型及其动力学研究动态。(2)基于横向有限条与板段单元法,建立了分布支承式、线性支承式及整体支承式浮置板轨道的竖向振动分析模型,详细推导了三种不同支承条件下的浮置板轨道的竖向振动总势能表达式。(3)将城轨列车车辆模拟成6个自由度的多刚体系统竖向振动模型。并推导出列车竖向振动总势能。(4)根据浮置板轨道结构竖向振动分析模型及城轨列车竖向振动分析模型,采用弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的“对号入座”法则,建立了城轨列车—浮置板轨道系统竖向振动方程,利用Wilson—θ法进行求解,并编制了相应的Fortran计算程序。(5)计算了城轨列车—浮置板轨道系统竖向振动响应,通过与浮置板轨道静力计算结果的比较,同时从计算得出的系统振动波形图及量值来看,说明本文所建立的浮置板轨道结构动力分析模型正确、可行。(6)分析了三种浮置板轨道在相同轨道参数和行车条件下的竖向振动响应,得出分布支承式浮置板轨道的降噪效果优于线性支承式浮置板轨道,而线性支承式浮置板轨道优于整体支承式浮置板轨道的结论。(7)重点计算了车速、车载和浮置板轨道动力学参数等对城轨列车—分布支承式浮置板轨道系统竖向振动响应的影响规律,计算结论如下:当板重为1377kg/m~3以及板下支承刚度为45MN/m时,分布支承式浮置板轨道的隔振效果最好;分布支承式浮置板轨道隔振效率随着板下支承刚度的增加而减小,随着阻尼增大而增大;分布支承式浮置板轨道隔振效率随着扣件刚度的增大而增大,但是,扣件刚度大于50 MH/m以后,再增大扣件刚度时对浮置板轨道隔振效果影响不大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 工程背景及研究意义
• 1.2 国内外城市轨道交通的发展现状
• 1.2.1 世界城市道交通的发展概况
• 1.2.2 世界主要大城市轨道交通发展现状
• 1.2.3 中国城市轨道交通发展现状
• 1.2.4 中国主要城市城市轨道交通发展现状
• 1.3 我国浮置板轨道的研究与工程实践
• 1.3.1 我国浮置板轨道的研究
• 1.3.2 我国浮置板轨道的工程实践
• 1.4 本文宗旨与研究思路
• 第二章 浮置板轨道结构特点
• 2.1 浮置板轨道结构的种类
• 2.1.1 橡胶浮置板轨道
• 2.1.2 弹簧浮置板轨道
• 2.2 浮置板轨道结构的减振机理
• 2.3 本章小结
• 第三章 三种浮置板轨道竖向振动分析模型
• 3.1 基本假定
• 3.2 分布式浮置板轨道竖向振动分析模型
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 钢轨位移插值
• 3.2.3 轨段单元中钢轨的竖向弹性变形能
• 3.2.4 轨段单元中钢轨的竖向惯性力势能
• 3.2.5 轨段单元中轨道板的竖向弹性变形能
• 3.2.6 轨段单元中轨道板的竖向惯性力势能
• 3.2.7 轨道板与路基之间的竖向弹簧的变形能及阻尼力势能
• 3.2.8 钢轨与轨道板间的竖向弹簧变形能及阻尼力势能
• 3.3 线性支承式浮置板轨道竖向振动模型
• 3.4 整体支承式浮置板轨道竖向振动模型
• 3.5 本章小结
• 第四章 城轨列车竖向振动分析模型
• 4.1 基本假定
• 4.2 6自由度的城轨车辆竖向振动分析模型
• 4.3 城轨列车竖向振动总势能
• 4.4 本章小结
• 第五章 城轨列车—浮置板轨道系统竖向振动方程的建立及求解
• 5.1 形成系统矩阵的“对号入座”法则简介
• 5.2 城轨列车—浮置板轨道系统竖向振动方程的建立
• 5.3 城轨列车—浮置板轨道系统竖向振动方程的求解
• 5.4 浮置板轨道和城轨车辆模型参数的选取
• 5.5 模型验证
• 5.6 本章小结
• 第六章 浮置板轨道动力特性分析
• 6.1 三种不同支承条件下的浮置板轨道动力特性的对比分析
• 6.2 系统参数对分布支承式浮置板轨道动力特性的影响分析
• 6.2.1 浮置板下支承刚度和阻尼的影响
• 6.2.2 钢轨扣件刚度的影响
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文及科研情况