[博士]高速道岔轨道刚度理论及应用研究

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内容简介

　　高速道岔的轨道刚度是影响列车过岔舒适性，道岔振动强度的重要参数，需要进行合理设置。本文针对高速道岔轨道刚度所涉及的几个主要问题，在参考国内外研究情况的基础上，进行了理论和部分试验研究，并得到了相应的研究结论。论文主要研究工作分为以下几个方面：　　(1)轨道刚度对高速车辆．道岔空间耦合振动的影响分析建立了完整的高速车辆一道岔空间耦合振动模型，在高速道岔模型中，首次将扣件刚度、道床刚度考虑成纵向可变，以便分析高速道岔轨道刚度纵向不均匀分布对高速车辆．道岔耦合振动性能的影响。运用所建立的高速车辆．道岔空间耦合振动模型，分析了轨道刚度对车辆和道岔振动性能的影响，结果表明：轨道刚度变化对高速车辆走行部分、车体及道岔的振动具有明显影响。　　(2)高速道岔轨道动刚度特性及其影响因素分析　　首次建立了高速道岔轨道动刚度计算模型和求解方法，并对高速道岔轨道动刚度特性及其影响因素进行了分析，结果表明：有砟道岔各部分钢轨在0"- 250Hz的频段上出现3个共振峰；无砟道岔各部分钢轨在0--一300Hz的频段上只出现1个同相共振峰；扣件刚度和阻尼对道岔动刚度的影响较大，道床刚度的影响较小。　　(3)高速道岔轨道刚度合理取值和部件刚度合理匹配研究详细分析了高速道岔轨道刚度的组成及相关计算方法，提出了高速道岔轨道刚度合理取值的5个评判准则：列车运行品质、道岔振动强度、应力水平、变形大小、部件刚度匹配关系。并建立了以高速车辆．道岔耦合动力计算及动态轨距扩大分析为核心技术的高速道岔轨道刚度合理取值的确定方法。最后采用本文提出的高速道岔合理取值评判准则及确定方法对我国客专道岔轨道刚度合理取值及部件刚度合理匹配进行了研究，所得结论可指导我国客专道岔的扣件刚度设计。　　(4)高速道岔轨道刚度分布规律及影响因素分析运用有限单元法，在考虑钢轨类型、扣件i道床、间隔铁和滑床台等刚度影响因素的基础上，首次建立了完整的高速道岔轨道刚度计算模型，并编制了相应的计算程序。运用本文建立的道岔轨道刚度计算方法，分析了我国客专道岔轨道刚度的分布规律，并对滑床台联结、尖轨刨切、间隔铁传力、扣件刚度、道床刚度等因素对道岔轨道整体刚度的影响进行了详细的分析，为高速道岔轨道刚度均匀化工作提供了理论依据。　　(5)高速道岔轨道刚度均匀化研究　　从刚度取值、轨道变形、工程可行性等方面首次提出了高速道岔轨道刚度均匀化准则，并分析了合理设置板下胶垫刚度均匀轨道刚度的方法。详细分析了超弹性有限元理论在胶垫刚度计算中的应用，为板下胶垫刚度设计提供了理论基础；运用本文所提出的高速道岔轨道刚度均匀化准则及方法，对我国客专道岔轨道刚度均匀化进行了研究，提出了相应的工程方案；最后对道岔轨道刚度进行了现场测试，结果不仅证明了本文提出的高速道岔轨道刚度均匀化方法合理、有效，同时还证明了本文建立的高速道岔轨道刚度计算理论的准确性。　　(6)高速道岔前后过渡段刚度合理设置研究在分析高速道岔路岔过渡段结构特性的基础上，建立了高速车辆一道岔过渡段动力分析方法，并提出了高速道岔过渡段刚度合理设置的基本原则和评价指标，运用本文所建立的高速道岔过渡段分析方法，对高速道岔过渡段的动力特性进行了深入分析，并研究了过渡段刚度差、行车方向和行车速度等影响因素对过渡段动力性能的影响，最后对我国客专线道岔前后过渡段刚度合理设置进行了研究，所得结论可用于指导我国客专道岔前后过渡段的刚度设计。

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