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《武汉理工大学》 2007年
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轨道交通系统随机振动特性及其动力可靠性分析

徐劲  
【摘要】: 轨道交通以其速度快、运量大、能耗低、污染轻、占地少以及安全舒适等综合优势,在世界各国得到了迅速发展。我国在跟踪研究国外先进技术的同时,通过新建快速客运专线、大力加强既有线路的技术改造等措施大幅度地提高了列车的运行速度。但是,随之而来的轮轨系统的动力作用以及行车的安全性与舒适性等问题也越发突出,在这方面我国尚缺乏足够的理论研究与工程实践。因此,列车与轨道的动态相互作用问题和行车的安全性问题已成为我国铁路实现跨越式发展急需解决的基础性研究课题之一。 本文在国内外学者的研究基础之上,针对机车车辆和轨道结构的相互作用问题,将车辆和轨道作为一个大的耦合系统,以车辆动力学和轨道动力学为理论基础,运用随机振动谱分析方法和数值积分方法来研究系统的动力特性,使用多刚体系统动力学软件ADAMS进行动力学仿真分析,并且提出了钢轨的动力可靠性和疲劳可靠性分析方法,为研究车辆一轨道系统的动力特性、行车的安全性和舒适性提供了新的思路。 车辆—轨道模型的正确性和完善程度对计算结果的可靠性和准确性起着决定性的作用。为此,本文根据机车车辆运行的特点和轨道结构的实际情况,建立了比较合理的四轴机车车辆模型和轨道模型。在模型中,将机车车辆视为多刚体系统,考虑了车体、转向架的沉浮和点头以及车轮的垂向共计10个自由度,将钢轨模拟成离散弹性点支承基础上的Euler梁,截取模态阶数为30,将轨枕以及离散后的道床视为刚性质量块,共计114个自由度,整个车辆一轨道系统总共具有154个自由度。在使用ADAMS/Rail进行动力仿真的过程中,将机车车辆模型进一步完善,车辆具有车体、前后构架和轴箱的纵移、横移、沉浮、侧滚、点头与摇头,4个轮对纵移、横移、沉浮、侧滚与摇头总共86个自由度,并且充分考虑了车辆悬挂系统的各种非线性因素。轮轨关系是车辆和轨道之间相互作用的联系纽带,在仿真中采用轮轨非线性弹性接触模型,使仿真过程更加符合实际情况。 列车运行的安全性和舒适性的评价标准将直接影响轨道结构设计的质量和经济性。本文对车辆、轨道的动力性能评价指标如车辆垂向加速度、车辆横向加速度、轮重减载率、轮轨垂向力、轮轨横向力、脱轨系数等进行了综合分析和归纳。 结构可靠度设计是目前国内外结构设计的主要发展方向。实现轨道设计由定值设计向可靠度设计的转变,不仅符合结构设计和我国铁路技术发展的大方向,同时也是当前铁路运输的迫切需要。钢轨是轨道结构的重要组成部分,本文对钢轨的动力可靠性计算方法进行了探讨,对各重要参数如轨下胶垫弹性系数、道床垂向刚度、路基离散刚度、列车运行速度以及超越界限等进行了敏感性分析,由此可以确定各参数的合理取值范围,进而对轨道结构进行整体优化设计。 疲劳问题是轨道结构中一个古老而又基础的问题,本文将疲劳理论运用于结构动力可靠度分析中,采用Monte-Carlo方法对钢轨的疲劳寿命进行预测,并对钢轨的疲劳损伤与防治提出了相应的建议。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:U239.5;U211.3

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【引证文献】
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1 鲍明全;;基于ADAMS/Rail的动车组不同落车调整参数的仿真分析[J];铁道车辆;2011年02期
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1 袁哲;齿轮振动可靠性与修形减振策略研究[D];东北大学;2010年
2 李昀;格宾加筋挡土墙动力特性试验研究及数值分析[D];中南大学;2010年
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1 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
2 庞学苗;基于人工神经网络的轮轨力预测[D];南京理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 毕忠伟,丁德馨;地下工程可靠性分析方法与进展[J];地下空间;2004年04期
2 叶梅新,陈玉骥;铁路钢板梁的可靠度研究[J];长沙铁道学院学报;1995年03期
3 贡金鑫,赵国藩;相关荷载效应组合及结构可靠度计算[J];工程力学;2001年04期
4 董聪;结构系统可靠性理论:进展与回顾[J];工程力学;2001年04期
5 何朝明,赵永翔,杨冰,高庆,邬平波;LZ50车轴钢随机S-N关系的概率模型[J];工程力学;2005年02期
6 陈建兵,李杰;复合随机振动系统的动力可靠度分析[J];工程力学;2005年03期
7 张建仁,秦权;现有混凝土桥梁的时变可靠度分析[J];工程力学;2005年04期
8 陈英俊;论在桥梁工程中应用可靠性理论的几个问题[J];工程力学;2005年S1期
9 潘际炎;铁路桥梁设计中的疲劳可靠性理论[J];钢结构;1995年01期
10 李德武;列车振动荷载的数定分析[J];甘肃科学学报;1998年02期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 李秋义;高速铁路无缝线路动力稳定性概率分析理论研究[D];中南大学;2003年
2 朱平华;绿色高性能混凝土的性能研究与混凝土结构可靠度的敏感性分析[D];武汉理工大学;2004年
3 蔡成标;高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究[D];西南交通大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 韦树军;高速铁路钢轨的疲劳寿命研究[D];同济大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 屠海明,邓洪洲;桅杆结构风振疲劳分析[J];四川建筑科学研究;2001年02期
2 李志华,张光海,康海贵;基于Matlab优化工具箱的工程结构可靠度计算[J];四川建筑科学研究;2005年03期
3 郑宇;王月明;吴芳;毛杰;;底部框架—抗震墙结构在平稳随机干扰下的响应[J];四川建筑科学研究;2008年01期
4 李志华;张光海;康海贵;;地震作用下隧道结构内力的统计分析[J];四川建筑科学研究;2008年06期
5 王平;刘东燕;黄海斌;雷用;;挡土墙安全系数的抗震可靠性分析[J];四川建筑科学研究;2010年02期
6 谢淮宁;;基于MC随机有限元法高层钢框架结构抗风可靠性分析[J];四川建筑科学研究;2010年06期
7 刘静;廖孝江;;基于相位差谱与幅值谱的人造地震动的反应谱拟合[J];四川建筑科学研究;2011年06期
8 方从严,梁有峰,吴庆;土木工程的现状与未来发展趋势综述[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年02期
9 葛友刚;贾志绚;李捷;董永富;;基于ADAMS/Car的车辆频率响应仿真分析[J];辽宁科技大学学报;2012年01期
10 刘东升;张浪;刘山文;杨凯;;Mohr-Coulomb准则屈服概率解析[J];地下空间与工程学报;2008年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 龙威;赵彬;;精密空气静压导轨组件传动系统的设计与分析[A];第十五届流体动力与机电控制工程学术会议论文集[C];2011年
2 迟媛;余嘉;蒋恩臣;;基于ADAMS的动力差速式转向机构的运动学仿真[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 苏成;徐瑞;;大型复杂结构非平稳随机振动时域显式法[A];全国结构振动与动力学学术研讨会论文集[C];2011年
4 马东兴;岳林;;基于虚拟样机技术的四足机器人步态设计与仿真[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
5 王红岩;芮强;;虚拟样机技术在装甲装备研制与开发中的应用[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
6 谢最伟;吴新跃;;基于ADAMS的碰撞仿真分析[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
7 岳杰;;CAE技术在新型无级变速器中的应用[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
8 王中双;徐长顺;陈集;;平面多体机械系统耦合动力学键合图法[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
9 马汝建;王均刚;赵东;;大位移单摆的非线性分析[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
10 乔红威;吕震宙;;平稳随机激励下随机结构动力可靠性分析[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张春玉;预应力空间网格结构优化理论及可靠性分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 谭海涛;受水下爆炸载荷作用的船体结构可靠性研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 谢波涛;台风/飓风影响海区固定式平台设计标准及服役期安全度风险分析[D];中国海洋大学;2010年
4 张永林;车辆道路数值模拟与仿真研究[D];华中科技大学;2010年
5 徐瑞;大型复杂结构非平稳随机振动分析方法研究[D];华南理工大学;2010年
6 谭林;基于动力指纹的结构损伤识别可靠度方法研究[D];华南理工大学;2010年
7 童伟;整体耦合式消扭悬架系统原理及其运动学和动力学研究[D];华南理工大学;2010年
8 马立峰;动荷载条件下多年冻土区斜坡路基稳定性研究[D];北京交通大学;2011年
9 刘佩;随机地震作用下结构动力可靠度计算方法研究[D];北京交通大学;2011年
10 姚廷强;球轴承多体接触动力学研究[D];昆明理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于张喜;立式刨切机机构设计优化[D];山东科技大学;2010年
2 王钊;桩—锚杆支护结构可靠性研究[D];山东科技大学;2010年
3 姜波;挠性驱动盘疲劳试验台的研制[D];长春理工大学;2010年
4 王禹;双质量飞轮扭转疲劳试验台的研究[D];长春理工大学;2010年
5 胡宇龙;自由节曲线非圆齿轮引纬机构运动学反求设计与试验[D];浙江理工大学;2010年
6 辛保兵;既有预应力混凝土梁桥剩余承载力评估方法研究[D];郑州大学;2010年
7 余龙;基于多领域统一建模的液压支架建模与仿真[D];郑州大学;2010年
8 毕国军;高弹性联轴器动态特性试验台研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 于志远;海上风电安装设备液压系统仿真研究[D];大连理工大学;2010年
10 宋鲁涛;精密卧式加工中心的动态特性分析[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周亦唐,钟国强,俞进,赵惠敏,葛晓旭;塑料土工格栅加筋土结构的振动台试验研究[J];四川建筑科学研究;2004年02期
2 王小群;孙萍;李威;;非对称渐开线圆柱齿轮建模与扭转振动仿真[J];北京科技大学学报;2007年12期
3 单德山,李乔;车桥耦合振动分析的数值方法[J];重庆交通学院学报;1999年03期
4 石名磊,姚代禄;加筋土支挡结构数值分析研究[J];重庆交通学院学报;1994年04期
5 李昀;杨果林;林宇亮;;土工格栅加筋土挡墙地震响应分析[J];铁道科学与工程学报;2009年03期
6 王祥秋,杨林德,高文华;高速铁路路基动土压力测试信号的小波分析[J];地震工程与工程振动;2004年04期
7 张国梁;张志杰;杜红棉;孟松;;基于NARX神经网络的冲击加速度计建模研究[J];弹箭与制导学报;2008年03期
8 赵俊明;刘松玉;石名磊;张海军;;交通荷载作用下低路堤动力特性试验研究[J];东南大学学报(自然科学版);2007年05期
9 张湘伟,徐美和;随机激励下可变阻尼结构的可靠性及其灵敏度的分析[J];重庆大学学报(自然科学版);1991年04期
10 苏永华,王旭春,张宗社;岩体工程可靠性分析的响应面方法及应用[J];工程地质学报;2001年04期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 王立华;汽车螺旋锥齿轮传动耦合非线性振动研究[D];重庆大学;2003年
2 李绍彬;高速重载齿轮传动热弹变形及非线性耦合动力学研究[D];重庆大学;2004年
3 周世良;格栅加筋土挡墙结构特性及破坏机理研究[D];重庆大学;2005年
4 苏骏;双面加筋挡土墙的试验研究及数值模拟分析[D];武汉理工大学;2005年
5 纪玉杰;机构动作可靠性仿真技术研究[D];东北大学;2006年
6 刘扬;有砟轨道沉降的概率预测模型[D];同济大学;2007年
7 王世鹏;基于最大可能点摄动法的机械零部件可靠性分析[D];吉林大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王锋;列车运行安全性与平稳性评价系统的虚拟仪器实现[D];西南交通大学;2004年
2 王世华;遗传算法及其在数值计算中的应用研究[D];重庆大学;2005年
3 田玉刚;非线性最小二乘估计的遗传算法研究[D];武汉大学;2003年
4 刘转华;铁道车辆运行平稳性评价方法研究[D];西南交通大学;2007年
5 许心越;基于轨检车检测数据的轨道状态预测模型研究[D];北京交通大学;2007年
6 解艳彩;基于响应面法的机械结构可靠性灵敏度分析[D];吉林大学;2008年
7 刘晓明;专用车辆振动特性虚拟试验技术研究[D];南京理工大学;2008年
8 车杰;基于加工误差的无返回力矩钟表机构虚拟试验技术[D];南京理工大学;2008年
9 蔡文锋;遂渝线无砟轨道不平顺统计规律研究[D];西南交通大学;2008年
10 朱闯锋;飞机起落架静强度虚拟试验技术研究[D];南京航空航天大学;2008年
【二级引证文献】
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1 刘兆生;姚令侃;朱宏伟;刘敏;;加筋格宾挡墙动力特性分析及设计要点[J];重庆交通大学学报(自然科学版);2011年06期
2 史红梅;余祖俊;朱力强;;基于UKF的车辆轨道振动响应优化估计[J];电子测量与仪器学报;2012年04期
3 赵乾峰;姚林泉;张辉;;高速列车-轨道-路基耦合垂向振动特性分析[J];力学季刊;2013年01期
4 李志平;孙翔;高文强;;加筋格宾挡墙在社旗县赵河治理工程中的应用[J];中国水运(下半月);2013年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 王武斌;大风、高温差戈壁地区线下工程沉降长期自动监测关键技术研究[D];西南交通大学;2012年
2 王琳;铁路轨道状态预测模型的研究[D];西南交通大学;2012年
3 程林林;格宾加筋挡土墙的稳定性分析与综合性评价[D];重庆交通大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐茂波,刘西拉;用蒙特卡罗方法计算钢筋混凝土梁的结构可靠度及对人为错误的敏感度分析[J];四川建筑科学研究;1990年01期
2 喻志平,孙守光;转向架构架动应力解耦分析[J];北方交通大学学报;2000年04期
3 许承东,刘学文,李强;磁弹性方法无损测试钢轨残余应力分布的实验研究[J];北方交通大学学报;2004年04期
4 阎贵平,夏禾,陈英俊;列车与刚梁柔拱组合系桥系统的地震响应分析[J];北方交通大学学报;1994年01期
5 阎贵平,夏禾,陈英俊;铁路斜拉桥的地震响应特性研究[J];北方交通大学学报;1995年02期
6 王庆波,汪胜,许克宾,夏禾;高速铁路连续梁桥动力响应分析[J];北方交通大学学报;1997年04期
7 董聪,何庆芝;随机疲劳累积损伤可靠性分析模型[J];北京航空航天大学学报;1995年02期
8 董聪;可靠性工程中的经验Bayes方法(Ⅱ)[J];北京航空航天大学学报;1996年04期
9 白勇,徐向东,崔维成;用塑性节点法作船体极限强度分析[J];船舶力学;1998年04期
10 白勇,徐向东,崔维成;船体结构极限强度的影响参数与敏感度探讨[J];船舶力学;1998年05期
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1 郑忠双;极端环境下海洋结构物随机响应分析及动力可靠性研究[D];浙江大学;2001年
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1 毛俊杰;面向21世纪的铁路技术创新趋势[J];中国铁路;2000年04期
2 谭复兴;轨道结构与车辆垂向耦合振动模型及轨道试验研究[J];铁道学报;1997年S1期
3 冯青松;雷晓燕;练松良;;不平顺条件下高速铁路轨道振动的解析研究[J];振动工程学报;2008年06期
4 耿传智;余庆;;地铁轨道结构减振性能的仿真分析[J];同济大学学报(自然科学版);2011年01期
5 辛涛;高亮;曲建军;;提速线路轨道不平顺波长的动力仿真[J];北京交通大学学报;2010年06期
6 周永健;练松良;杨文忠;;轨面短波不平顺对轮轨力影响的研究[J];华东交通大学学报;2009年04期
7 吴有松;孙立;李秋义;;武广客运专线瓦屋特大桥减振型无砟轨道设计与研究[J];铁道勘测与设计;2009年02期
8 ;关于机车车辆/轨道系统随机激励函数的研究[J];铁道科学与工程学报;1985年02期
9 罗林;;浅述高速铁路的轨道平顺性问题[J];中国铁路;1992年05期
10 张立红;;翟婉明与中国铁路提速同呼吸[J];中国科技奖励;2006年05期
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1 王金华;;面向21世纪我国铁路用材料的发展[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
2 刘世永;刘德义;刘世程;李辉;秦晓锋;;未溶碳化物对60Si2CrVAT弹簧钢疲劳性能的影响[A];第七届全国MTS材料试验学术会议论文集(一)[C];2007年
3 赖正聪;王时越;杨锡阶;景江峰;马云伟;;玻璃纤维土工格栅疲劳性能试验研究[A];第七届全国MTS材料试验学术会议论文集(一)[C];2007年
4 倪侃;张圣坤;;二级低高和高低加载下疲劳寿命可靠性预测[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ卷)[C];1998年
5 崔德渝;张行;;预估构件中周疲劳寿命的损伤力学方法[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
6 徐学东;;既有铁路混凝土桥梁疲劳寿命预测及可靠性分析[A];工程安全及耐久性——中国土木工程学会第九届年会论文集[C];2000年
7 赵钦新;朱丽慧;顾海澄;陆燕荪;;P91钢高温低周疲劳性能研究[A];中国动力工程学会第三届青年学术年会论文集[C];2005年
8 朱若燕;李明龙;;起重机剩余寿命估算方法的探讨[A];12省区市机械工程学会2006年学术年会湖北省论文集[C];2006年
9 杨怡;黄培彦;;预应力CFL增强RC梁的疲劳性能研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
10 刘逸平;何庭蕙;朱国何;汤立群;黄小清;;液体橡胶基混凝土的弯曲疲劳性能研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李军;妙手高棋[N];中国企业报;2007年
2 平安证券研究所  朱杰;机车车辆制造业个股潜力大[N];中国证券报;2005年
3 郭文生 陈旭;一位国企老板的自然观[N];中国环境报;2007年
4 江西省信丰县国税局 李晓荣;铁路运输车辆大修理费如何税前列支[N];中国税务报;2007年
5 记者 苏民;“和谐”型电力机车下线[N];经济日报;2006年
6 通讯员 韩军 颜常青;株机公司获得国际铁路高端市场准入证[N];人民铁道;2009年
7 本报记者 矫阳;由“制造型”蝶变为“创新型”[N];科技日报;2010年
8 吴镇龙;助职工学技术 促企业升效益[N];中国职工科技报;2006年
9 王杨;中国南车 获机车车辆“大单”[N];证券日报;2008年
10 本报记者 匡玉通讯员 文星;三星耀岳[N];湖南日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐劲;轨道交通系统随机振动特性及其动力可靠性分析[D];武汉理工大学;2007年
2 蔡成标;高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究[D];西南交通大学;2004年
3 罗震;高速铁路无砟轨道结构受力及轮轨动力作用分析[D];西南交通大学;2008年
4 刘德军;风—列车—线路—桥梁系统耦合振动研究[D];西南交通大学;2010年
5 肖祥;车—桥(线)耦合空间振动分析与应用[D];中南大学;2011年
6 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
7 李子春;轨道结构垂向荷载传递与路基附加动应力特性的研究[D];铁道部科学研究院;2000年
8 李斌;轨道结构随机振动和Ⅲ型轨枕可靠性研究[D];西南交通大学;2011年
9 杨广军;车辆—无碴轨道—桥梁系统竖向耦合振动特性的研究[D];上海交通大学;2007年
10 郭俊;轮轨滚动接触疲劳损伤机理研究[D];西南交通大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王雨权;铁路车桥耦合轮轨接触理论及动力仿真[D];天津大学;2007年
2 左玉云;铁路轨道不平顺对车轨系统竖向振动响应的影响分析[D];中南大学;2007年
3 林鸿洸;高速铁路车桥耦合及其应用的研究[D];天津大学;2008年
4 魏永明;车—线—桥耦合振动及其对邻近建筑物的影响[D];中南大学;2012年
5 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
6 周永早;车—线—桥耦合振动系统有限元数值分析[D];中南大学;2012年
7 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
8 蔡文锋;遂渝线无砟轨道不平顺统计规律研究[D];西南交通大学;2008年
9 石成恩;活性粉末混凝土(RPC)的弯曲疲劳寿命研究[D];福州大学;2005年
10 杨学贵;水镁石纤维混凝土的疲劳性能试验研究[D];长安大学;2005年
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