基于高速移动列车—桥梁耦合模型的列车地震安全性分析

发布时间：2017-07-18 12:03

  本文关键词：基于高速移动列车—桥梁耦合模型的列车地震安全性分析

  更多相关文章： 高速移动列车 行车安全性 地震响应 轨道不平顺激励 车桥耦合系统

【摘要】：随着我国高速铁路的建设发展,列车运行速度日益提高,桥梁占线路总长比例不断增大,地震发生时,列车在桥上行驶的概率大大提高,列车行车安全受到严重威胁。为减轻铁路震害,世界多国和地区开展了高速铁路地震报警及紧急处置系统的研究,地震动激励下高速铁路车桥耦合系统动力响应分析及列车行车安全性分析是计算高速铁路地震报警阈值的重要方法,对保证列车行车安全具有重要意义。本文在介绍相关研究现状的基础上,主要完成以下工作:1.以我国高速铁路常用简支梁桥和高速列车为研究对象,建立了高速移动列车-桥梁耦合有限元模型,通过编写的参数化设计语言控制列车单元的生死,实现有限元模型中列车的高速移动。为分析列车的行车安全,以我国常用二系悬挂四轴高速客车为研究对象,建立了考虑轮轨接触关系的车轨耦合分析模型。2.利用大型结构分析软件计算了典型地震动激励下高速移动列车-桥梁耦合系统的动力响应,并与基于未考虑列车移动模型、单桥模型计算得到的桥面加速度放大系数进行了对比分析,阐述了本文模型在列车行车安全分析及列车地震报警阈值分析中的必要性。3.用三角级数法对选取的轨道谱功率谱密度函数进行时频转换,得到轨道不平顺空间激励样本。将典型地震动作用下车桥耦合系统的桥面加速度响应时程连同轨道不平顺激励作为车辆模型的外部激励,从轮重减载率、脱轨系数及轮轴横向力三项指标对比分析了不同工况下列车行车安全性。4.计算了德国ICE3动车、ICE3拖车及我国CRH2动车等不同车型列车在相同地震动、轨道不平顺激励下的行车安全指标,并对计算结果进行了对比分析。根据不平顺功率谱密度的特点对比分析了不同轨道谱间的差异,计算分析了不同轨道不平顺激励对列车行车安全性的影响。
【关键词】：高速移动列车 行车安全性 地震响应 轨道不平顺激励 车桥耦合系统
【学位授予单位】：中国地震局工程力学研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55;U211.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景10-12
• 1.1.1 我国高速铁路发展概况10-11
• 1.1.2 铁路震害11-12
• 1.2 车桥耦合模型研究12-14
• 1.3 车桥耦合系统地震响应分析研究14-16
• 1.4 选题意义16
• 1.5 主要研究内容及章节安排16-18
• 第二章 基于车-桥耦合模型的列车地震安全性分析方法18-44
• 2.1 引言18
• 2.2 车-桥耦合有限元模型及其动力响应求解18-21
• 2.2.1 车辆模型的建立18-20
• 2.2.2 桥梁模型的建立20
• 2.2.3 车桥耦合模型动力响应求解20-21
• 2.3 车轨耦合动力学模型及其动力响应求解21-29
• 2.3.1 车辆模型21-22
• 2.3.2 车辆运动方程22-25
• 2.3.3 轮轨力计算25-29
• 2.3.4 地震荷载作用下车辆运动方程及其求解29
• 2.4 系统激励29-42
• 2.4.1 地震激励29-31
• 2.4.2 轨道不平顺激励31-42
• 2.5 本章小结42-44
• 第三章 车桥耦合体系地震响应分析44-54
• 3.1 引言44
• 3.2 工程概况44-45
• 3.2.1 车辆模型及参数取值44-45
• 3.2.2 桥梁模型及参数取值45
• 3.2.3 地震动选取45
• 3.3 典型地震动激励下车桥耦合模型动力响应分析45-52
• 3.3.1 不同地震动激励下动力放大系数对比分析46-49
• 3.3.2 单桥模型与耦合模型地震响应对比分析49-52
• 3.4 本章小结52-54
• 第四章 列车地震安全性分析54-74
• 4.1 引言54
• 4.2 列车行车安全评价标准54-58
• 4.2.1 脱轨系数54-56
• 4.2.2 轮重减载率56-58
• 4.2.3 横向力58
• 4.2.4 本文采用安全限值58
• 4.3 不同地震动激励下列车行车安全性分析58-64
• 4.4 不同车型列车地震安全性分析64-68
• 4.5 不同轨道不平顺激励下列车行车安全性分析68-71
• 4.5.1 轨道谱对比68-70
• 4.5.2 基于不同轨道谱的列车行车安全性分析70-71
• 4.6 本章小结71-74
• 第五章 结论与展望74-76
• 5.1 全文总结74-75
• 5.2 研究展望75-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-82
• 作者简介82
• 攻读硕士期间发表的论文82
• 攻读硕士期间参与的科研项目82

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 练松良,黄俊飞;客货共运线路轨道不平顺不利波长的分析研究[J];铁道学报;2004年02期

2 邵立军;第五次大提速后轨道的维护管理特点[J];理论学习与探索;2004年S1期

3 雷晓燕;;列车通过轨道不平顺和刚度突变时对轨道振动的影响[J];铁道科学与工程学报;2005年06期

4 翁梁锋;林建辉;;基于小波的轨道不平顺信号分析[J];中国测试技术;2006年01期

5 练松良;陆惠明;杨文忠;宗德明;;轨道不平顺分析程序[J];中国铁道科学;2006年01期

6 杨文忠;练松良;刘扬;;轨道不平顺功率谱拟合分析方法[J];同济大学学报(自然科学版);2006年03期

7 左玉云;向俊;;郑武线轨道不平顺的相关性分析[J];铁道科学与工程学报;2006年01期

8 陈宪麦;王澜;杨凤春;柴雪松;吴旺青;;用于铁路轨道不平顺预测的综合因子法[J];中国铁道科学;2006年06期

9 高建敏;翟婉明;徐涌;陈东生;;基于概率分布的轨道不平顺发展统计预测[J];铁道科学与工程学报;2006年06期

10 晋智斌;强士中;李小珍;;时滞多维轨道不平顺激励的一致白噪声模型[J];西南交通大学学报;2007年03期

中国重要会议论文全文数据库 前9条

1 李娟;;浅谈提速线路轨道不平顺的整治[A];河南省第五届学术年会铁道分会场专集[C];2009年

2 刘玉标;张营营;;车体响应与轨道不平顺的相干分析[A];第22届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2013年

3 龙志强;史国华;王连春;;磁浮列车轨道不平顺对悬浮状态的影响分析[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年

4 葛玉梅;袁向荣;;轨道不平顺对桁架桥动态响应的影响[A];第五届全国结构工程学术会议论文集（第三卷）[C];1996年

5 潘振;吴旺青;陈东生;田新宇;;客运专线300km/h及以上轨道不平顺管理值的研究[A];中国铁道学会2009年度优秀学术论文评选一等奖论文[C];2010年

6 杜俊民;张连发;;提速后线路的维修养护[A];铁道工务论文集（第3册）[C];2004年

7 万家;王澜;;列车在随机和离散事件激励下的仿真振动研究[A];土木工程与高新技术——中国土木工程学会第十届年会论文集[C];2002年

8 宋国华;黎国清;高芒芒;;桥梁墩台不均匀沉降时的车-线-桥垂向系统耦合振动分析[A];高速重载与普通铁路桥隧运营管理与检测修理技术论文集（下册）[C];2010年

9 常春伟;王炳灵;鲍存坤;周宏业;;高速铁路行车速度对桥上列车走行性的影响[A];第七届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅱ卷）[C];1998年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 陈宪麦;轨道不平顺时频域分析及预测方法的研究[D];铁道部科学研究院;2006年

2 杨强;基于轴箱振动的轨道不平顺估计方法研究[D];西南交通大学;2013年

3 徐金辉;高速车辆—轨道耦合系统随机振动分析及轨道不平顺评价方法研究[D];西南交通大学;2016年

4 张洁;轨道不平顺非均匀采样信号谱分析[D];西南交通大学;2004年

5 张格明;中高速条件下车红桥动力分析模型与轨道不平顺影响[D];铁道部科学研究院;2001年

6 史红梅;基于车辆动态响应的轨道不平顺智能感知算法研究[D];北京交通大学;2013年

7 刘扬;有砟轨道沉降的概率预测模型[D];同济大学;2007年

8 高建敏;铁路有砟轨道下沉及高低不平顺发展预测研究[D];西南交通大学;2008年

9 曲建军;基于提速线路TQI的轨道不平顺预测与辅助决策技术的研究[D];北京交通大学;2011年

10 全顺喜;高速道岔几何不平顺动力分析及其控制方法研究[D];西南交通大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 魏冲锋;轨道不平顺功率谱时域转换及其应用研究[D];西南交通大学;2011年

2 陈冬梅;轨道不平顺数值模拟中的随机数生成算法研究[D];复旦大学;2012年

3 林怀青;基于数据驱动的轨道不平顺估计方法研究[D];上海工程技术大学;2016年

4 郭宝儒;基于惯性基准法的大跨度桥上轨道高低不平顺估算[D];西南交通大学;2016年

5 易杨明;基于虚拟轨检技术的高速铁路平纵面线形平顺性评估研究[D];西南交通大学;2016年

6 李晓静;轨道不平顺激扰下高速列车振动特性分析[D];兰州交通大学;2016年

7 梁升建;基于高速移动列车—桥梁耦合模型的列车地震安全性分析[D];中国地震局工程力学研究所;2016年

8 胡原;在铁路轨道不平顺条件下的车轨系统振动分析[D];天津大学;2008年

9 黄远春;铁路轨道不平顺预测方法研究[D];北京交通大学;2009年

10 周佳亮;基于车辆—轨道垂向耦合模型的轨道不平顺估计[D];北京交通大学;2011年

，

本文编号：557585