【博士】鐵路有砟軌道下沉及高低不平順發(fā)展預(yù)測(cè)研究【2008】

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　　學(xué)科專(zhuān)業(yè)：車(chē)輛工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：西南交通大學(xué)　　學(xué)位年度： 2008年　　本文在簡(jiǎn)要概述國(guó)內(nèi)外鐵路軌道維修管理狀況、軌道管理基礎(chǔ)理論研究與應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)以及車(chē)輛一軌道耦合動(dòng)力學(xué)研究歷史和現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，針對(duì)鐵路車(chē)輛、軌道、線(xiàn)路基礎(chǔ)間的動(dòng)態(tài)相互作用問(wèn)題，提出將車(chē)輛一軌道耦合振動(dòng)系統(tǒng)與軌道下沉變形相結(jié)合，以車(chē)輛動(dòng)力學(xué)、軌道動(dòng)力學(xué)、軌道下沉變形機(jī)理為基礎(chǔ)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真方法研究鐵路軌道在車(chē)輛移動(dòng)荷載作用下的下沉變形以及由此產(chǎn)生的軌道不平順動(dòng)態(tài)變化，預(yù)測(cè)軌道不平順發(fā)展的研究思路。軌道累積下沉計(jì)算模型與車(chē)輛一軌道耦合振動(dòng)模型是軌道累積下沉及不平順發(fā)展仿真預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。為此，本文總結(jié)分析了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有軌道下沉模型及其特點(diǎn)，為選擇合適的模型作為仿真分析之用奠定了基礎(chǔ)。　　軌道不平順發(fā)展是衡量軌道下沉破壞的重要指標(biāo)之一。本文對(duì)軌道不平順含義、分類(lèi)及軌道不平順有關(guān)特性闡述基礎(chǔ)上，著重總結(jié)了軌道不平順管理標(biāo)準(zhǔn)、不平順發(fā)展預(yù)測(cè)兩方面的研究狀況及存在的問(wèn)題。在對(duì)國(guó)內(nèi)外軌道高低不平順發(fā)展預(yù)測(cè)研究方法總結(jié)基礎(chǔ)上，提出了基于軌道下沉和軌面高低不平順發(fā)展間關(guān)系的高低不平順發(fā)展預(yù)測(cè)模型?！　』谲?chē)輛一軌道耦合動(dòng)力學(xué)理論思想，建立了具有二系懸掛的整車(chē)車(chē)輛一軌道垂向耦合動(dòng)力學(xué)模型。模型中軌道采用三層彈性離散點(diǎn)支承梁模型，能充分反映道床的動(dòng)力影響和模擬道床板結(jié)、軌枕空吊等局部動(dòng)力性不平順的影響。通過(guò)仿真算例，驗(yàn)證了車(chē)輛．軌道垂向耦合動(dòng)力學(xué)模型和仿真程序的正確性。　　基于京廣線(xiàn)K80+000～K160+000區(qū)間軌道不平順動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)，應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，對(duì)軌道動(dòng)態(tài)不平順進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。以高低不平順為例，研究了軌道不平順的概率分布特征。分析了軌道不平順區(qū)段最大值和區(qū)段標(biāo)準(zhǔn)差問(wèn)相關(guān)關(guān)系以及不同單元區(qū)段劃分長(zhǎng)度對(duì)兩者相關(guān)關(guān)系的影響。再現(xiàn)了實(shí)際軌道不平順發(fā)展變化規(guī)律，分析了不同軌道結(jié)構(gòu)條件、線(xiàn)路基礎(chǔ)條件以及運(yùn)營(yíng)條件對(duì)軌道不平順狀態(tài)、概率分布及其發(fā)展變化的影響。在上述統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)上，分析討論了基于不平順概率分布特征的不平順發(fā)展統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)方法，比較了幾種統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型的預(yù)測(cè)效果和預(yù)測(cè)精度，分析了狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣法在不平順發(fā)展預(yù)測(cè)方面的應(yīng)用。根據(jù)軌道狀態(tài)發(fā)展變化規(guī)律，建立了軌道狀態(tài)長(zhǎng)時(shí)性發(fā)展預(yù)測(cè)模型，通過(guò)算例，分析了預(yù)測(cè)模型的可行性。　　應(yīng)用軌道動(dòng)態(tài)下沉研究方法，通過(guò)將車(chē)輛．軌道垂向耦合動(dòng)力學(xué)模型、軌道下沉模型和高低不平順發(fā)展模型相聯(lián)系開(kāi)發(fā)仿真程序，分析了有砟軌道動(dòng)態(tài)下沉特性，探討了有砟軌道下沉主要影響參數(shù)，提出在有砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要考慮軌道下沉變形影響。　　軌道累積下沉和高低不平順發(fā)展間存在一定關(guān)系。以既有線(xiàn)軌道結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)營(yíng)條件為仿真參數(shù)，利用仿真分析程序，分析了實(shí)際線(xiàn)路軌道不平順發(fā)展?fàn)顩r和發(fā)展變化規(guī)律，并與實(shí)測(cè)狀況進(jìn)行了對(duì)照，驗(yàn)證了仿真預(yù)測(cè)方法的可行性。　　

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