高速列车作用下铁路梁桥振动及FVD振动控制研究

发布时间：2020-06-20 10:47

【摘要】：车桥耦合振动作为桥梁振动研究的重点,一直都有诸多学者在不断更新和完善,本文针对车桥耦合在铁路梁桥上的振动以及液体粘滞阻尼器对桥梁振动控制进行了详细的讨论。本文的主要内容及研究成果如下:1.为了考虑高速列车、板式无砟轨道和桥梁相互作用的特点,需将列车模拟为质量-弹簧-阻尼多刚体相互约束的系统,建立车-轨-桥耦合系统的运动方程。本章通过建立该系统耦合运动方程,针对耦合系统的影响参数,重点分析了列车行驶状态(速度与加速度)、列车的悬挂系统(刚度与阻尼)、钢轨-轨道板-桥梁的连接刚度和阻尼等分别对列车、轨道和桥梁动力响应的影响,以及双线列车以不同工况通过桥梁时,耦合系统结构的振动响应。结果表明:列车悬挂参数的改变对列车自身结构影响较大,而对钢轨和桥梁结构几乎无影响;列车的加速度和速度的改变对耦合系统有不同程度的影响,随着列车速度与加速度的增加,车体自身结构的位移振动响应在逐渐减小,而钢轨和桥梁结构的位移振动响应则在不断增加;在本章考虑的不同工况下,列车的振动位移响应受其影响要大于钢轨和桥梁,而钢轨的振动加速度峰值受其影响则要大于列车和桥梁。2.轨道不平顺是车轨桥耦合振动的主要激励因素之一,直接影响高速列车运行的平稳性和舒适性,因此研究轨道不平顺对车轨桥耦合振动响应成为重中之重。本章通过高速列车、轨道和桥梁之间相互作用的特点,将列车模拟为二系质量-弹簧-阻尼多刚体系相互约束的系统,轨道和桥梁结构简化为欧拉-伯努利梁,采用美国六级轨道谱、德国高、低干扰轨道谱和中国干线轨道谱模拟了轨道随机高斯高低不平顺,然后通过无记忆非线性平移过程生成非高斯随机过程,得到轨道随机非高斯高低不平顺,并以此为激励作用于列车-轨道-桥梁耦合系统结构,对比分析了这四种轨道谱模拟的轨道高斯和非高斯高低不平顺对列车、轨道和桥梁动力学性能的影响。结果表明:模拟的非高斯相关函数和目标相关函数、模拟的非高斯轨道功率谱和目标功率谱均吻合较好,中国干线轨道不平顺幅值要小于其他三种轨道谱,而轨道二阶导不平顺幅值却大于其他三种轨道谱;在考虑4种高斯轨道不平顺激励下,车体的垂向振动加速度响应出现了紊乱现象;美国六级轨道、德国高、低干扰轨道非高斯不平顺激励下的耦合结构振动加速度响应均在不同程度上要大于其高斯轨道不平顺,但中国干线轨道不平顺对钢轨和桥梁的振动加速度响应却出现相反的影响。3.本章重点以桥梁为研究对象,进行桥梁的振动响应与振动控制方面研究,因此在考虑计算效率时,根据列车具体的轴距和轴重,将列车模型简化为一系列固定轴距的移动荷载,建立了和谐号动车组CRH380AL、日本新干线Shinkansen700、欧洲高速列车HSLMA8型列车简化模型。以液体粘滞阻尼器作为振动控制外部装置,将液体粘滞阻尼器模拟为有限元阻尼单元,将既有的高速铁路两跨连续梁桥,采用多自由度欧拉伯努利梁单元进行主梁的模拟,最后,采用Newmark直接积分方法,求解高速列车作用下的连续梁桥运动方程。重点分析通过不同类型的高速列车作用下列车车速以及液体粘滞阻尼器的阻尼系数对于高速铁路连续梁桥减振效果的影响,研究分析高速列车作用下桥梁结构共振响应的影响因素以及液体粘滞阻尼器的安装位置对桥梁结构振动响应的减振效果。数值结果表明:在同一粘滞阻尼器条件下,桥梁的最大加速度并不随列车速度的增加而单调增加,而是在某些特定列车车速下桥梁的最大加速度出现了峰值,且随着粘滞阻尼器的阻尼系数增大,桥梁振动响应峰值处的最大加速度减幅不尽相同;通过合理有效的布置列车荷载轴距,可使桥梁结构发生基频共振的列车时速在运营时速之外,避免了桥梁结构发生较大振动峰值响应,即桥梁结构的基频共振;随着粘滞阻尼器与主梁的连接点位置逐渐远离支座,粘滞阻尼器的减振效果越明显;随着粘滞阻尼器与桥台的连接点位置逐渐靠近支座,粘滞阻尼器的减振效果略有提升,但不明显。
【学位授予单位】：华东交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U441.3
【图文】：

图 2-1 列车-板式无砟轨道-桥梁耦合系统计算The calculation model of train-slab ballastless track-br，列车子系统模型为 10 自由度质量-弹簧个转向架、四个轮对及两层悬挂的质量-弹的竖向位移cu 和转角cθ ；一系悬挂结构（车别为ctk 和ctc ；车厢的两个转向架自由度分向位移t2u 和转角t2θ ；二系悬挂结构（转向为twk 和twc ；四个轮对自由度为其质心处的厢车体的 10 自由度分别为[ ]1 1 2 2 1 2 3[ v c c t t t t w w w u = u θ u θ u θu u u 桥梁路堤

2-3 钢轨、轨道板及桥梁 The rail, track plate and b元为例（轨道板与桥程如下：2 421( , )( rwi iu x tx x tδ = = 度， ( , )ru x t 为钢轨梁轨梁单元离散点支撑的wix （ i = 1~4）为第 i 个用力， ( )rsnF t 为第 n 个任一点的挠度 ( , )ru x t 可( , ) =[ ]{ }er ru x t N u 1 2 3 4[ N ] = [ N N N N

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;铁道部科技部联合深化时速350公里及以上高速列车自主创新[J];太原铁道科技;2008年01期

2 缪炳荣;张卫华;池茂儒;周宁;宋冬利;杨树旺;;下一代高速列车关键技术特征分析及展望[J];铁道学报;2019年03期

3 孟祥春;;中国高速列车技术创新历程及成功的原因分析[J];理论学习与探索;2018年04期

4 孙章;;世界高速列车一瞥[J];科学;2016年06期

5 王瑞丽;;瑞典绿色高速列车应用研究[J];现代商贸工业;2017年14期

6 周家林;包福明;陈秉智;;基于代理模型的高速列车头型优化设计[J];大连交通大学学报;2017年04期

7 唐娉婷;;高速列车核心装备系统创新方法浅析[J];技术与市场;2017年11期

8 章勇;徐伯初;支锦亦;徐平;;高速列车旋转座椅的人机工程改进设计[J];机械设计;2016年08期

9 Arman Peighambari;管明华;;高速列车市场发展将放缓[J];国外铁道机车与动车;2015年03期

10 阿曼达·布里尼;苏扬;;高速列车[J];英语世界;2019年11期

相关会议论文 前10条

1 刘永强;杨绍普;;高速列车关键力学问题研究进展[A];第十届全国动力学与控制青年学者学术研讨会摘要集[C];2016年

2 吴圣川;徐忠伟;张思齐;;高速列车制动盘热疲劳断裂仿真及寿命评价[A];第十八届全国疲劳与断裂学术会议论文摘要集[C];2016年

3 刘智超;周丹;牛纪强;贾丽荣;;大风环境下高速列车变速运行气动性能研究[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年

4 殷中慧;张继业;张传英;陈玉慧;;高速列车流线型长度对气动性能的影响[A];第十五届全国非线性振动暨第十二届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2015年

5 周东华;;高速列车信息控制系统实时故障诊断技术[A];2015年中国自动化大会摘要集[C];2015年

6 段虎平;徐永君;贾光辉;;高速列车裙板颤振数值模拟[A];第21届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2012年

7 缪炳荣;张卫华;尹海涛;梅翔;张盈;;高速列车结构动态特性与疲劳寿命作用机理研究[A];第16届全国疲劳与断裂学术会议会议程序册[C];2012年

8 王华胜;文礼;李忠厚;申恩福;赵中喜;;高速列车运用安全性分析与评价[A];第三届铁路安全风险管理及技术装备研讨会论文集（下册）[C];2012年

9 赵金星;;高速列车内装技术研究[A];第三届铁路安全风险管理及技术装备研讨会论文集（中册）[C];2012年

10 李小军;刘宗祝;张雷;吴宏彬;;智能化高速列车方案设计与研究[A];第八届中国智能交通年会优秀论文集——轨道交通[C];2013年

相关重要报纸文章 前10条

1 记者 张星宇;富民县：搭乘昆明发展“高速列车”借势发力[N];昆明日报;2020年

2 青岛日报、青岛观、青报网记者 张晋;国家高速列车技术创新中心新添“七剑客”[N];青岛日报;2019年

3 撰稿 南报融媒体记者 张希 王健 钱建芬 余梦娇 朱旖旎;“搭乘南京发展高速列车越来越有信心”[N];南京日报;2020年

4 湖南日报记者 胡宇芬 通讯员 王建湘;为高速列车造安防[N];湖南日报;2019年

5 本报记者 蒋永霞;记者观察：零售业搭上5G高速列车[N];中国商报;2019年

6 本报记者 陈爱军;游永平:我带领的是“高速列车”[N];21世纪药店;2019年

7 青岛日报、青岛观、青报网记者 张晋;国家高速列车技术创新中心建设正式启动[N];青岛日报;2018年

8 青岛日报、青岛观、青报网记者 刘成龙;市政府与中车集团签署合作协议 共建国家高速列车技术创新中心[N];青岛日报;2018年

9 本报记者 马维维;“袖珍高速列车” 小机器解决大难题[N];科技日报;2018年

10 记者 代桂云 通讯员 夏洪雁;推动高速列车技术创新成为中国高端装备的“新名片”[N];人民政协报;2018年

相关博士学位论文 前10条

1 麻存瑞;高速列车节能运行操纵策略优化方法研究[D];北京交通大学;2019年

2 乔宁国;基于多传感器数据融合的高速列车传动系统故障诊断与健康状态预测[D];吉林大学;2019年

3 呙如兵;高速列车轴箱轴承材料微观结构及力学性能演化规律研究[D];北京交通大学;2019年

4 张亮;高速列车气动外形优化设计研究[D];西南交通大学;2017年

5 邓韬;高速列车车体铝合金材料与轴承缺陷声发射检测方法研究[D];西南交通大学;2017年

6 潘永琛;高速列车边界层及尾流流动的数值研究[D];中国铁道科学研究院;2018年

7 陈春俊;高速列车横向主动、半主动悬挂控制研究[D];西南交通大学;2006年

8 赵聪聪;高速列车传动系统可靠性分析与评估[D];吉林大学;2016年

9 宫海彬;高速列车传动系统可靠性试验方法研究[D];吉林大学;2013年

10 吴闻宇;高速列车座椅特征提取与全局舒适度研究[D];东南大学;2015年

相关硕士学位论文 前10条

1 郑玉强;高速列车横向半主动控制策略研究与分析[D];石家庄铁道大学;2019年

2 管海平;高速列车作用下铁路梁桥振动及FVD振动控制研究[D];华东交通大学;2019年

3 周一宁;F公司高速列车产品运维管理改进研究[D];吉林大学;2019年

4 何云国;高速列车黏着集成防滑控制方法[D];湖南工业大学;2019年

5 吴娟;高速列车行李架的人性化设计[D];北京交通大学;2019年

6 李娆饶;高速列车地震安全性及平稳性分析[D];中国地震局工程力学研究所;2019年

7 许燕萍;高速列车与区域旅游集聚[D];厦门大学;2018年

8 龚春园;高速列车轴承力学性能分析及滚子修形[D];西安理工大学;2014年

9 于靖;渐进收缩成形工艺对高速列车铝合金构件性能与组织的影响研究[D];吉林大学;2019年

10 刘丽;高速列车牵引传动系统健康状态监测与预警方法研究[D];吉林大学;2019年

本文编号：2722307