铁路平交道口车—路动力响应及工程应用研究

论文摘要

现代铁路与公路的立体交叉越来越多,平交道口逐渐减少,然而铁路货场、钢厂、港口、厂矿企业等工业区仍然大量使用铁路平交道口,且随着经济的快速发展数量也在急剧增加,它在工业区的交通运输中起着重要的作用。本文通过收集查阅大量的文献资料,对铁路平交道口的发展和目前使用的结构型式进行了研究分析,找出了现在的铁路平交道口存在寿命短、振动大、通过速度低、灰尘多等缺点;为分析其动力特性,在大量分析了车路振动模型的基础上建立了11个自由度的铁路平交道口车-路耦合振动模型,并推导了其振动微分方程;对车辆通过平交道口时的激励模型即各种不平顺（输入）进行了研究;依据车-路耦合振动和激励模型,用FORTRAN语言编制了模块化结构化计算程序,并从积分步长和Newmark算法参数进行了数值试验,验证了模型的稳定性和正确性;用计算程序模拟了车辆通过铁路平交道口的动力响应,得出了各种参数的影响规律;在程序计算分析的基础上优化设计了组装式整体铁路平交道口,并应用于港口、机场、专用铁路等实际工程。本文的研究成果对保护和美化工业区环境、提高车辆通过速度和道口使用寿命,有着重要的意义和实际应用价值,具有较大的社会、经济和环保效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.2.1 车辆动力学的研究现状
• 1.2.2 路面结构动力学的研究现状
• 1.2.3 车—路耦合动力学的研究现状
• 1.3 研究的目的和意义
• 1.4 本课题研究的内容
• 第2章 国内外铁路公路交叉
• 2.1 铁路与公路交叉口发展现状
• 2.2 国内外铁路平交道口概述
• 2.3 组装式整体铁路平交道口
• 第3章 铁路平交道口车—路动力学模型研究
• 3.1 汽车动力模型
• 3.1.1 四分之一车辆模型研究
• 3.1.2 二分之一车辆模型研究
• 3.2 十一自由度车—路系统耦合动力学模型
• 3.3 路模型
• 3.3.1 基层顶面当量回弹模量
• 3.3.2 刚性道面结构组合及特性
• 3.3.3 弹性地基假设
• 3.4 不平顺模型
• 3.4.1 路面不平度激励模型
• 3.4.2 车—路系统垂向激励模型
• 3.5 本章小结
• 第4章 铁路平交道口车—路动力响应计算程序及数值试验
• 4.1 车—路系统耦合动力学模型模块化程序结构
• 4.1.1 车—路系统耦合动力学模型计算程序
• 4.1.2 车—路系统耦合动力学模型计算程序的主要数据文件
• 4.1.3 模块化程序运行流程图
• 4.2 时间步长与数值积分稳定性
• 4.3 Newmark-β法基本参数确定
• 4.4 本章小结
• 第5章 车—路系统对垂向不平顺响应
• 5.1 路面结构参数对车—路系统影响规律
• 5.1.1 路基刚度系数K的影响
• 5.1.2 混凝土板质量M的影响
• 5.2 车辆参数对车—路系统的影响规律
• s的影响'>5.2.1 悬架刚度K_s的影响
• s的影响'>5.2.2 悬架阻尼C_s的影响
• b的影响'>5.2.3 车体质量m_b的影响
• w的影响'>5.2.4 车轮质量m_w的影响
• 5.3 谐波激扰响应和跳起现象
• 5.3.1 谐波激扰响应和跳起现象
• 5.3.2 谐波激扰跳轨高度和时间
• 5.3.3 谐波激扰时跳起现象与车速的关系
• 5.4 本章小结
• 第6章 铁路平交道口车—路动力学模型及程序工程应用
• 6.1 天津港整体式平交道口简介
• 6.2 天津港整体道口设计研究
• 6.3 动力模型分析
• 6.4 社会、经济及环境效益分析
• 第7章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作
• 致谢