现代有轨电车埋入式轨道结构参数优化研究

发布时间：2017-10-06 18:07

  本文关键词：现代有轨电车埋入式轨道结构参数优化研究

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【摘要】：有轨电车经历了兴起—衰落—复兴的阶段。近年来,我国也掀起了建设现代有轨电车的热潮。据统计,目前北京、上海、天津、广东省市已经规划了50多条现代有轨电车线路,规划里程高达1300多公里,总投资将超过3000亿元。然而现代有轨电车目前应用较多的埋入式结构在钢轨型式、钢轨固定方式、荷载形式、轨道结构受力、设计参数等方面与普速铁路、地铁等存在显著不同,上述技术也是现代有轨电车埋入式轨道结构设计关键参数。尤其在现代有轨电车列车—埋入式轨道结构之间动态相互作用及轨道结构参数优化方面,国内缺乏较为系统完整的研究,因此有必要根据现代有轨电车列车以及埋入式轨道结构的特点,建立现代有轨电车—埋入式轨道静力学以及动力学分析模型,对轨道结构参数进行理论分析并提出相关参数的优化范围,为建立我国现代有轨电车技术标准以及现代有轨电车埋入式轨道结构的设计、研究提供-定的指导。本文主要开展了以下几方面的研究工作：(1)论文归纳总结了国内外现代有轨电车发展及研究现状以及埋入式轨道结构力学分析方法的研究现状,明确了现代有轨电车埋入式轨道结构参数研究的意义和研究方向。(2)考虑到埋入式轨道结构不仅要承受列车荷载作用,更多的会承受来自道路交通荷载作用这一荷载特性,并根据埋入式轨道结构的特点建立了独立路权地段以及混行交通地段埋入式轨道结构静力计算模型。从静力学的角度分别对独立路权地段和混行交通地段无扣件系统的埋入式轨道结构进行参数优化研究。通过静力分析,初步确定了轨下支承垂向刚度、道床板下基础面刚度优化范围,并建议轨腰填充材料的弹性模量取10～15MPa之间。(3)基于多刚体动力学理论建立了70%低地板现代有轨电车车辆动力学模型；考虑到埋入式轨道结构特点根据有限元分析方法,建立了埋入式轨道结构动力学模型,然后通过轮轨接触理论将有轨电车车辆动力学模型和轨道结构动力学模型耦合建立了现代有轨电车—埋入式轨道刚柔耦合动力学模型,并根据既有文献研究成果验证和完善动力学模型。从动力学的角度对钢轨型式、钢轨固定方式进行分析,并针对无扣件系统的埋入式轨道结构开展了轨道结构刚度及阻尼参数优化研究。通过动力学分析并综合静力学相关研究结果,建议埋入式轨道结构钢轨采用59R2槽型轨较优,在直线上无扣件系统埋入式轨道结构性能要优于有扣件系统埋入式轨道结构,对于小半径曲线地段,是否设置扣件固定钢轨需按照具体的线路条件对钢轨和填充物的受力情况进行分析后综合考虑；建议轨下垂向支承刚度取30-40KN/mm;轨下支承垂向阻尼不宜高于75kN.s/m:道床板下基础面刚度取60-76MPa/m.半径为30m的曲线地段轨距建议加宽15mm。而对于半径分别为50m和100m的曲线地段,钢轨轨距变化对轮轨系统响应影响较小,应综合其他因素确定。
【关键词】：现代有轨电车 埋入式轨道 参数优化
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U492.433;U213.2
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 研究背景及研究意义11-12
• 1.2 国内外现代有轨电车研究现状12-14
• 1.3 埋入式轨道结构力学分析方法的研究现状14-17
• 1.3.1 静力学分析方法研究现状15-16
• 1.3.2 动力学分析方法研究现状16-17
• 1.4 论文主要内容及研究思路17-20
• 1.4.1 研究内容17-18
• 1.4.2 研究思路18-20
• 第2章 现代有轨电车—埋入式轨道计算模型20-37
• 2.1 现代有轨电车埋入式轨道静力学计算模型20-22
• 2.1.1 独立路权地段埋入式轨道结构静力计算模型20-21
• 2.1.2 混行交通地段埋入式轨道结构静力计算模型21-22
• 2.2 现代有轨电车埋入式轨道动力学模型22-36
• 2.2.1 现代有轨电车车辆动力学模型22-26
• 2.2.2 埋入式轨道结构动力学模型26-30
• 2.2.3 轮轨接触30-31
• 2.2.4 轨道随机不平顺激扰模型31-32
• 2.2.5 模型验证32-33
• 2.2.6 现代有轨电车—埋入式轨道动力学性能评价指标33-36
• 2.3 本章小结36-37
• 第3章 基于静力学埋入式轨道结构参数优化研究37-56
• 3.1 独立路权地段埋入式轨道结构参数优化研究37-42
• 3.1.1 计算荷载37
• 3.1.2 计算参数和工况设置37-38
• 3.1.3 轨道结构参数分析38-42
• 3.2 混行交通地段埋入式轨道结构参数优化研究42-54
• 3.2.1 混行交通地段设计荷载研究42-43
• 3.2.2 轨道结构计算参数和工况设置43-45
• 3.2.3 轨旁填充材料参数分析45-54
• 3.3 本章小结54-56
• 第4章 基于动力学埋入式轨道结构参数优化研究56-74
• 4.1 钢轨型式56-59
• 4.2 钢轨固定方式59-62
• 4.3 轨道结构刚度及阻尼62-70
• 4.3.1 轨下支承刚度和阻尼63-67
• 4.3.2 道床板下基础面刚度和阻尼67-70
• 4.4 小半径曲线地段合理轨距加宽研究70-72
• 4.5 本章小结72-74
• 结论与展望74-76
• 主要研究工作与结论74-75
• 进一步研究展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士学位期间发表的论文81

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本文编号：984214