重载铁路动力系数及刚度优化研究
发布时间：2021-09-30 16:08
重载铁路轨道结构需要反复承受列车荷载及温度荷载的作用,多次荷载作用会引起轨道结构的损伤,而随着货车轴重增加及行车速度提升,轮轨相互作用加剧,轨道结构的使用寿命必将缩短。因此,研究大轴重货车与轨道结构间相互作用力的统计规律具有重要意义,据此提出重载轨道结构动力系数及疲劳荷载,为重载铁路轨道的设计和养护维修提供相应的参考。本文以车辆—轨道耦合动力学为理论基础,建立了重载运输货车与有砟轨道耦合模型;通过模型计算了不同行车条件及轨道参数下的轮轨力,借助数理统计方法研究了不同工况下轮轨力分布情况,并对不同工况下车辆、轨道的动力响应做出分析,得出有砟重载轨道结构动力系数及疲劳荷载;最后,以轨道综合动力响应最小为目标函数对32.5t轴重货车作用下的轨道结构做出优化。研究结果表明:（1）以随机不平顺作为激励计算所得轮轨垂向力符合正态分布,而轮轨横向力并不符合,其密度函数曲线与正态分布曲线类似,但一边较平缓另一边较陡峭,并非如正态分布两边对称;（2）随着行车速度增大,轮轨垂向力均值不变,标准差及变异系数变大,横向力均值、标准差及变异系数皆增大;随着车辆轴重增大,轮轨垂向力均值变大,标准差不变,变异系数减...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国双层集装箱重载运输列车
图 1.2 世界上最长的火车必和必拓集团(BHP Billion)是全球第一大矿业集团公司，是钢铁等矿物材料的顶级商，拥有自己的私营铁路。1973 年，必和必拓集团开始重载铁路时，其重载铁路轴达 35t，运行时速为 75km/h；2001 年必和必拓集团创造了一项世界纪录，世界上最火车(图 1.2)，其自主研发开行了 99734t 的列车，列车编组由 8 辆机车和 682 辆货成，长度大 7.3km，与此同时，必和必拓重载运输成功将列车轴重增加值 40t，大大了运输效率缩减了经济成本。皮尔巴拉公司主要经营铁矿石出口，是我国铁矿石的重要供应商之一，其经营有哈利铁路和皮尔巴拉到海德兰港的铁路。哈默斯利铁路具有很强的运输能力，其轴重5t，列车全长 2.4km，列车总重达到 2.95 万吨，每年输送货物 1.3 亿吨；其运输周转为 33h，每半小时便会有一列列车开行。建设于 2007 年的皮尔巴拉到海德兰港的铁交运输能力一般，其轴重仅为 30t，列车长度为 2.5km，主要是将铁路矿运至港口出。(3)加拿大
达 5000 万吨[5]。魁北克北岸拉布拉多铁路在卡提尔铁路东面，连接翁加瓦矿区与圣斯河七星港的线路长 639km，该段线路采用轴重 32.5t，列车编组为 110-260 辆货年货运量 2000 万吨。综上所述，国外重载铁路的发展速度较快，主要重载铁路拥有国重载铁路轴重基本32.5t~40t 之间，年货运量均在 0.4~1.3 亿吨之间。其中以澳大利亚最为突出，其平均已达 40t，年运输量为 1.3 亿吨。.2 国内重载铁路的发展我国重载铁路开始于上世纪 80 年代，与国外重载铁路相比晚了将近十年时间；但重载铁路发展并未因此与世界脱节。目前，国内主要重载线路有大秦线、朔黄线、线等[2]。根据运输模式和运输量，我国重载铁路的发展大致可以划分为三个阶段。第一阶段，上世纪 80 年代，改造旧线、开行组合重载列车阶段。经过在不同运营行重载列车的基础上，1985 年 3 月正式开行了大同—秦皇岛的组合式重载列车，列至 7400t，双机牵引[8]。重载列车是由两列普通货物列车合而成，虽然在一定程度上了运输压力，但也暴露出技术落后，车辆、轨道设施配套不合理的问题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]解读铁道行业标准《铁路轨道设计规范》[J]. 李秋义. 铁道技术监督. 2019(01)
[2]世界典型铁路重载运输现状及对我国的启示[J]. 韩金刚,王世超,王鑫,程学庆,邓成尧. 交通企业管理. 2017(05)
[3]高速铁路轨道不平顺管理标准的对比分析[J]. 田国英,高建敏,翟婉明. 铁道学报. 2015(03)
[4]32.5t轴重货车作用下重载铁路轨道的合理刚度[J]. 石现峰,梁胜楠,孙加林. 中国铁道科学. 2015(02)
[5]大秦重载铁路轮轨垂直动荷载谱的研究[J]. 梁晨,徐玉坡,李伟,蒋金洲. 铁道建筑. 2015(01)
[6]国外重载铁路运输进展与我国重载铁路运输分析[J]. 卓卉. 中国煤炭. 2014(S1)
[7]30t轴重重载铁路轨道刚度研究[J]. 李子睿,李炜红,司道林,刘海涛,王敏. 铁道建筑. 2014(06)
[8]重载铁路25t轴重列车轨道荷载谱的绘制[J]. 梁晨,蒋金洲,徐玉坡. 铁道建筑. 2013(06)
[9]我国重载铁路发展模式研究[J]. 夏胜利,杨浩,张进川,晁阳. 铁道运输与经济. 2011(09)
[10]重载运输—中国铁路货运发展之路[J]. 魏井奎,李辰中. 科技资讯. 2008(10)
博士论文
[1]重载铁路隧道基底结构动力响应特征及服役状态评价体系研究[D]. 邹文浩.中国铁道科学研究院 2016
[2]重载货车轴重与速度匹配关系研究[D]. 杨春雷.西南交通大学 2013
[3]列车—轨道（桥梁）系统竖向振动分析[D]. 娄平.中南大学 2007
[4]高速铁路轨道路基竖向动力响应研究[D]. 聂志红.中南大学 2005
[5]中高速条件下车红桥动力分析模型与轨道不平顺影响[D]. 张格明.铁道部科学研究院 2001
硕士论文
[1]客货共线CRTS Ⅲ型板式无砟轨道缓冲层合理刚度研究[D]. 谢露.西南交通大学 2017
[2]32.5t轴重重载铁路车辆—轨道耦合系统动力特性及轨道合理刚度研究[D]. 梁胜楠.石家庄铁道大学 2015
[3]30t轴重重载铁路无砟轨道结构力学特性分析[D]. 宁迎智.中南大学 2014
[4]重载铁路隧道内无砟轨道结构力学分析[D]. 张驰易.西南交通大学 2012
[5]CRTS Ⅰ型板式轨道动力系数研究[D]. 盖晓野.西南交通大学 2011
[6]30吨轴重重载铁路轨道结构力学特性研究[D]. 常卫华.北京交通大学 2009
本文编号：3416212
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国双层集装箱重载运输列车
图 1.2 世界上最长的火车必和必拓集团(BHP Billion)是全球第一大矿业集团公司，是钢铁等矿物材料的顶级商，拥有自己的私营铁路。1973 年，必和必拓集团开始重载铁路时，其重载铁路轴达 35t，运行时速为 75km/h；2001 年必和必拓集团创造了一项世界纪录，世界上最火车(图 1.2)，其自主研发开行了 99734t 的列车，列车编组由 8 辆机车和 682 辆货成，长度大 7.3km，与此同时，必和必拓重载运输成功将列车轴重增加值 40t，大大了运输效率缩减了经济成本。皮尔巴拉公司主要经营铁矿石出口，是我国铁矿石的重要供应商之一，其经营有哈利铁路和皮尔巴拉到海德兰港的铁路。哈默斯利铁路具有很强的运输能力，其轴重5t，列车全长 2.4km，列车总重达到 2.95 万吨，每年输送货物 1.3 亿吨；其运输周转为 33h，每半小时便会有一列列车开行。建设于 2007 年的皮尔巴拉到海德兰港的铁交运输能力一般，其轴重仅为 30t，列车长度为 2.5km，主要是将铁路矿运至港口出。(3)加拿大
达 5000 万吨[5]。魁北克北岸拉布拉多铁路在卡提尔铁路东面，连接翁加瓦矿区与圣斯河七星港的线路长 639km，该段线路采用轴重 32.5t，列车编组为 110-260 辆货年货运量 2000 万吨。综上所述，国外重载铁路的发展速度较快，主要重载铁路拥有国重载铁路轴重基本32.5t~40t 之间，年货运量均在 0.4~1.3 亿吨之间。其中以澳大利亚最为突出，其平均已达 40t，年运输量为 1.3 亿吨。.2 国内重载铁路的发展我国重载铁路开始于上世纪 80 年代，与国外重载铁路相比晚了将近十年时间；但重载铁路发展并未因此与世界脱节。目前，国内主要重载线路有大秦线、朔黄线、线等[2]。根据运输模式和运输量，我国重载铁路的发展大致可以划分为三个阶段。第一阶段，上世纪 80 年代，改造旧线、开行组合重载列车阶段。经过在不同运营行重载列车的基础上，1985 年 3 月正式开行了大同—秦皇岛的组合式重载列车，列至 7400t，双机牵引[8]。重载列车是由两列普通货物列车合而成，虽然在一定程度上了运输压力，但也暴露出技术落后，车辆、轨道设施配套不合理的问题。
【参考文献】：
期刊论文
[1]解读铁道行业标准《铁路轨道设计规范》[J]. 李秋义. 铁道技术监督. 2019(01)
[2]世界典型铁路重载运输现状及对我国的启示[J]. 韩金刚,王世超,王鑫,程学庆,邓成尧. 交通企业管理. 2017(05)
[3]高速铁路轨道不平顺管理标准的对比分析[J]. 田国英,高建敏,翟婉明. 铁道学报. 2015(03)
[4]32.5t轴重货车作用下重载铁路轨道的合理刚度[J]. 石现峰,梁胜楠,孙加林. 中国铁道科学. 2015(02)
[5]大秦重载铁路轮轨垂直动荷载谱的研究[J]. 梁晨,徐玉坡,李伟,蒋金洲. 铁道建筑. 2015(01)
[6]国外重载铁路运输进展与我国重载铁路运输分析[J]. 卓卉. 中国煤炭. 2014(S1)
[7]30t轴重重载铁路轨道刚度研究[J]. 李子睿,李炜红,司道林,刘海涛,王敏. 铁道建筑. 2014(06)
[8]重载铁路25t轴重列车轨道荷载谱的绘制[J]. 梁晨,蒋金洲,徐玉坡. 铁道建筑. 2013(06)
[9]我国重载铁路发展模式研究[J]. 夏胜利,杨浩,张进川,晁阳. 铁道运输与经济. 2011(09)
[10]重载运输—中国铁路货运发展之路[J]. 魏井奎,李辰中. 科技资讯. 2008(10)
博士论文
[1]重载铁路隧道基底结构动力响应特征及服役状态评价体系研究[D]. 邹文浩.中国铁道科学研究院 2016
[2]重载货车轴重与速度匹配关系研究[D]. 杨春雷.西南交通大学 2013
[3]列车—轨道（桥梁）系统竖向振动分析[D]. 娄平.中南大学 2007
[4]高速铁路轨道路基竖向动力响应研究[D]. 聂志红.中南大学 2005
[5]中高速条件下车红桥动力分析模型与轨道不平顺影响[D]. 张格明.铁道部科学研究院 2001
硕士论文
[1]客货共线CRTS Ⅲ型板式无砟轨道缓冲层合理刚度研究[D]. 谢露.西南交通大学 2017
[2]32.5t轴重重载铁路车辆—轨道耦合系统动力特性及轨道合理刚度研究[D]. 梁胜楠.石家庄铁道大学 2015
[3]30t轴重重载铁路无砟轨道结构力学特性分析[D]. 宁迎智.中南大学 2014
[4]重载铁路隧道内无砟轨道结构力学分析[D]. 张驰易.西南交通大学 2012
[5]CRTS Ⅰ型板式轨道动力系数研究[D]. 盖晓野.西南交通大学 2011
[6]30吨轴重重载铁路轨道结构力学特性研究[D]. 常卫华.北京交通大学 2009
本文编号：3416212
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/3416212.html
