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车致“站桥合一”高速铁路客站随机振动分析

发布时间:2018-03-16 16:17

  本文选题:高速铁路 切入点:客运站 出处:《铁道学报》2017年09期  论文类型:期刊论文


【摘要】:为研究轨道不平顺引起的列车-"站桥合一"客站耦合系统随机振动特征,提出基于虚拟激励法和有限元方法的车辆-轨道-客站耦合系统竖向随机振动模型。其中,车辆采用具有二系悬挂的质量-弹簧-阻尼系统模拟,轨道-客站采用有限元方法模拟,轮轨关系采用可以考虑轮轨相对变形的线性Hertz接触模型。采用虚拟激励法将轨道不平顺精确地转化为一系列竖向简谐不平顺的叠加,将非平稳随机振动问题转化为确定性的时间历程问题,推导车辆-轨道-客站耦合时变系统随机振动计算模型。以天津西站为例,对列车高速通行引起的客站各楼层随机振动特性进行分析,并讨论车致振动随车速的变化规律。研究结果表明:客站竖向位移主要受车辆轴重引起的确定性激励控制,轨道不平顺引起的随机激励对其影响很小,而竖向加速度则受两种激励的双重影响;车致随机振动在客站结构内衰减迅速,同一楼层平面内,确定性响应和随机性响应衰减速率相近,沿楼层高度方向,随机性响应衰减速率稍大于确定性响应;车速变化对客站位移影响较小,但对加速度影响显著,其中加速度均方根随车速增大而显著增加。
[Abstract]:In order to study the random vibration characteristics of the train "station and bridge" passenger station coupling system caused by track irregularity, a vertical random vibration model of vehicle-track passenger station coupling system based on virtual excitation method and finite element method is proposed. The vehicle is simulated by mass-spring-damping system with two-system suspension, and the rail-passenger station is simulated by finite element method. The wheel-rail relationship is based on a linear Hertz contact model which can take account of the relative deformation of the wheel and rail. The track irregularity is transformed accurately into a series of vertical harmonic irregularity superpositions by using the virtual excitation method. The non-stationary random vibration problem is transformed into a deterministic time history problem, and the stochastic vibration calculation model of vehicle-track passenger station coupling time-varying system is derived. Taking Tianjin West Railway Station as an example, The random vibration characteristics of each floor of passenger station caused by high-speed train passage are analyzed, and the variation law of vehicle-induced vibration with speed is discussed. The results show that the vertical displacement of passenger station is mainly controlled by deterministic excitation caused by vehicle axle load. The random excitation caused by track irregularity has little effect on it, while the vertical acceleration is affected by two kinds of excitation. The random vibration induced by vehicle attenuates rapidly in the structure of passenger station and in the plane of the same floor. The attenuation rate of the random response is a little larger than that of the deterministic response along the height of the floor, and the change of the speed has little effect on the displacement of the passenger station, but has a significant effect on the acceleration. The root mean square of acceleration increases significantly with the increase of speed.
【作者单位】: 中南大学土木工程学院;高速铁路建造技术国家工程实验室;西南交通大学牵引动力国家重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金(51378511,51678576) 国家重点研发计划(2017YFB1201204) 2016年度牵引动力国家重点实验室开放课题(TPL1601)
【分类号】:U291.6;U441.3

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本文编号:1620685

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