基于车辆-轨道单元的无砟轨道动力特性有限元分析.pdfVIP

第 33卷第 7期 铁 道 学 报 Vo1．33 No．7 20l1年 7月 JOURNAIOFTHE CHINA RAILW AY SOCIETY July 2011 文章编号 ：1001—8360(2011)07—0078—08 基于车辆一轨道单元的无砟轨道动力特性有限元分析 张 斌 ， 雷晓燕 (华东交通大学 铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心，江西 南 昌 330013) 摘 要：根据 CRTSⅡ型无砟轨道系统结构特点，建立列车一轨道一路基耦合系统动力分析模型，提 出一种包含钢 轨、扣件 、轨下垫板、预制轨道板、CA砂浆层、混凝土支承层及路基 的无砟轨道单元 ，并推导该单元刚度矩阵、质 量矩阵和阻尼矩阵。运用 Lagrange方程建立高速列车通过时无砟轨道动力特性分析的有限元数值方程。结合 实例 ，研究无砟轨道轨下垫板 、CA砂浆层 、路基等结构参数对轨道振动 的影 响，并对有砟轨道与无砟轨道连接段 动力特性进行分析 ，分析 时考虑列车速度 、轨道基础 刚度等影 响因素 。计算结果表 明：无砟轨道结构参数合理取 值与刚度合理 匹配可显著提高轨道整体工作性能；连接段轨道基础 刚度变化对钢轨垂 向加速度和轮轨作用力均 有影响，其影响随列车速度提高而增大 ；连接段采取轨道刚度渐变过渡措施 ，可 明显降低车辆一轨道结构冲击振 动 ，有效改善行车品质。 关键词 ：CRTSⅡ型无砟轨道 ；车辆单元 ；轨道单元 ；轨道连接段 ；车辆一轨道相互作用 中图分类号 ：U2l3．2 文献标志码：A doi：10．3969／i．issn．1001—836O．2011．07．0l3 Analysison Dynam icBehaviorofBallastlessTrackBasedon Vehicle and Track ElementswithFiniteElementM ethod ZHANG Bin， LEIXiao—yan (EngineeringResearchCenterofRailwayEnvironmentVibrationandNoiseMinistryofEducalion EastChina]iaotongUniversity，Nanchang330013，China) Abstract：AccordingtothestructuralcharacteristicsofCRTSⅡ SlabBallastlessTracksystem，thedynamica— nalysismodelforthevehicle——track——subgradecouplingsystem isestablishedandanew typeofballastlesstrack elementsispresented，which includestherail，railfastening，railpad，prefab slab，CA mortarlayer，HGT layerandsubgrade．Thestiffnessmatrix，massmatrixanddampingmatrixassociatedwiththeballastlesstrack elementarededuced．BymeansoftheLagrangeequation，thefiniteelementmethodforanalysisofdynamicbe— haviorofballastlesstrackwithhigh—speedtrainspassingthroughisdeveloped．Byuseofnumericalexamples， theinfluenceofstructuralparametersofballastlessslabtrackincludingrailpad，CA