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基于直接概率积分法的列车-轨道-桥梁系统随机分析 被引量：3
1
作者 刘虎兵 宋力 +2 位作者 徐磊 蒋丽忠 余志武 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期669-680,共12页
由于施工和制造误差使得铁路工程结构参数不可避免地具有不确定性,同时作为系统主要自激励的轨道不平顺亦具有明显的随机性和时变性,因此,探明不确定因子对列车和轨道-桥梁结构动态性能的影响非常重要。为了高效地完成列车-轨道-桥梁系... 由于施工和制造误差使得铁路工程结构参数不可避免地具有不确定性,同时作为系统主要自激励的轨道不平顺亦具有明显的随机性和时变性,因此,探明不确定因子对列车和轨道-桥梁结构动态性能的影响非常重要。为了高效地完成列车-轨道-桥梁系统随机性能分析,建立列车-轨道-桥梁空间振动分析模型,采用轨道不平顺概率模型和谱表达-随机函数的方式在有限随机变量空间中实现轨道不平顺随机过程的高效模拟。引入概率密度积分方程和直接概率积分法发展了列车-轨道-桥梁系统随机动力方程和相应的计算求解策略。基于MATLAB实现了列车-轨道-桥梁随机振动的直接概率积分法分析程序,计算了全概率不平顺激励和参数随机条件下车-轨-桥系统振动响应的均值、标准差和时变的概率密度信息。研究结果表明:与概率密度演化分析方法相比,直接概率积分法可较好地反映行车过程中系统响应的概率密度特征,然而其在系统响应随机后处理时更为高效,其效率可提高1~2个数量级。此外,考虑轨道不平顺全概率激励更能准确地反映行车过程系统响应的概率特征,平均概率谱可能使得计算结果偏于保守;行车速度对于列车和桥梁动态行为的影响是显著的,随着行车速度的增加系统响应的范围逐渐变大。研究结果进一步拓展了列车-轨道-桥梁随机系统的分析方法,可以高效地用于系统状态评估和设计优化。 展开更多
关键词 直接概率积分法 列车-轨道-桥梁相互作用 随机分析 谱表达-随机函数法
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拟静力分量对列车-轨道-桥梁系统地震响应的影响 被引量：7
2
作者 雷虎军 李小珍 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期124-130,136,共8页
为探讨结构拟静力分量对地震作用下高速铁路桥上列车行车安全性的影响,考虑路基和桥梁地震力边界条件,分别采用相对运动法和大质量法,在相对坐标系和绝对坐标系下处理地震力边界条件,建立了不同坐标系下的列车-轨道-桥梁系统地震响应分... 为探讨结构拟静力分量对地震作用下高速铁路桥上列车行车安全性的影响,考虑路基和桥梁地震力边界条件,分别采用相对运动法和大质量法,在相对坐标系和绝对坐标系下处理地震力边界条件,建立了不同坐标系下的列车-轨道-桥梁系统地震响应分析模型.以跨度48 m+5×80 m+48 m的刚构-连续组合梁桥为例,分析了结构单向和三向拟静力分量对列车-轨道-桥梁系统地震响应的影响.结果表明:结构横向拟静力分量将显著增大桥梁横向位移、钢轨横向位移、列车脱轨系数和轮重减载率,而纵向、竖向拟静力分量的影响甚微;同时考虑结构的三向拟静力分量时,列车脱轨系数和轮重减载率均显著增大,且其相对误差随列车速度提高而增大,最大达30.5%和22.2%.因此,不考虑结构拟静力分量在列车速度较高时将严重低估车辆的动力响应,对桥上列车的行车安全性造成误判. 展开更多
关键词 列车-轨道-桥梁系统 地震响应 拟静力分量 大质量法 相对运动法
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地震作用对中速磁浮列车-轨道-桥梁系统耦合振动的影响研究 被引量：2
3
作者 唐昊天 黄凤华 滕念管 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期3884-3895,共12页
随着磁浮交通线路的不断扩展,地震作用对磁浮交通系统的安全性构成了严重威胁。为探究地震作用对中速磁浮列车-轨道-桥梁系统振动响应特性的影响,基于考虑比例-积分-微分(PID)主动悬浮控制的磁浮车轨耦合关系,在绝对坐标系下建立磁浮列... 随着磁浮交通线路的不断扩展,地震作用对磁浮交通系统的安全性构成了严重威胁。为探究地震作用对中速磁浮列车-轨道-桥梁系统振动响应特性的影响,基于考虑比例-积分-微分(PID)主动悬浮控制的磁浮车轨耦合关系,在绝对坐标系下建立磁浮列车-轨道-桥梁系统地震响应数值计算模型,其中将车辆简化为具有45个自由度的多刚体,轨道-桥梁结构采用有限元法建立。在此基础上,编制相应的仿真程序,计算只考虑车辆作用、只考虑地震作用以及同时考虑车辆和地震作用3种工况下系统的动力响应,并分析车速对系统地震响应的影响规律。研究结果表明:地震作用对磁浮列车-轨道-桥梁系统耦合振动影响明显,尤其是对横向耦合振动的影响;轨道-桥梁结构跨中竖向位移受车辆作用影响较大,跨中横向位移主要受地震作用影响;轨道-桥梁结构的频域响应与车辆荷载的特征频率及结构固有频率密切相关,地震作用会显著放大轨道-桥梁结构的1阶固有频率振动响应;同时考虑车辆作用和地震作用时,随着车速提高,车体加速度幅值与桥梁跨中竖向位移幅值并非单调变化,而桥梁跨中横向位移幅值呈现下降趋势。研究成果可为后续磁浮列车-轨道-桥梁耦合系统地震响应分析和轨道-桥梁结构设计提供理论支撑。 展开更多
关键词 中速磁浮 列车-轨道-桥梁系统 地震作用 耦合振动 PID控制器
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风与轨道不平顺随机激励下车辆-轨道系统耦合振动的概率密度演化分析
4
作者 周智辉 段湘 +2 位作者 何旭辉 蔡陈之 唐成龙 《振动工程学报》 北大核心 2025年第8期1799-1808,共10页
依据车辆-轨道耦合动力学及概率密度演化理论,建立了考虑横风和轨道不平顺双重随机因素作用的车辆-轨道系统耦合振动模型。采用N维超立方体点集生成离散随机频率和相位代表点集,基于随机谐和函数方法和谐波叠加法分别模拟得到随机轨道... 依据车辆-轨道耦合动力学及概率密度演化理论,建立了考虑横风和轨道不平顺双重随机因素作用的车辆-轨道系统耦合振动模型。采用N维超立方体点集生成离散随机频率和相位代表点集,基于随机谐和函数方法和谐波叠加法分别模拟得到随机轨道不平顺激励样本和风速时程样本,并将所获得的双重随机荷载引入车辆-轨道耦合振动系统中求得代表性响应;采用双边差分法求解所建立的代表性响应的概率密度演化方程,获得振动响应的时变概率密度演化分布,并采用蒙特卡罗法(MCM)验证本文模型的计算效率和精度。研究结果表明:概率密度演化方法(PDEM)适用于横风和轨道不平顺双重随机激励作用下的车辆-轨道系统随机分析,且对于本文模型,当代表性样本点数为300,筛选半径取17.7时能够达到良好的计算效果;仅在单重随机荷载作用下进行随机响应分析不能准确反映车辆-轨道系统的随机动力特性,论证了开展双重随机激励作用下车辆-轨道系统随机分析的必要性。 展开更多
关键词 车辆-轨道耦合系统 概率密度演化理论 筛选半径 横风 轨道不平顺
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拥堵条件下城市轨道交通“乘客-列车”分配方法
5
作者 闫旭 彭其渊 +3 位作者 张永祥 刘晓薇 谷丽婷 冯涛 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第5期2027-2039,共13页
实现拥堵条件下乘客到列车的精细化分配,对提高城轨客流的拥堵管理水平、辅助乘客出行决策具有重要意义。为此,针对线路层面,考虑乘客因拥堵延误所导致列车搭乘的不确定性,提出一种融合深度学习与知识推理的“乘客-列车”分配方法。首先... 实现拥堵条件下乘客到列车的精细化分配,对提高城轨客流的拥堵管理水平、辅助乘客出行决策具有重要意义。为此,针对线路层面,考虑乘客因拥堵延误所导致列车搭乘的不确定性,提出一种融合深度学习与知识推理的“乘客-列车”分配方法。首先,利用特征学习构建带有约束的双通道全连接神经网络模型,对乘客的进入(即进站及候车)与离开(即出站)过程时间展开估计;其次,根据估计结果构建基于相似性度量的列车推断模型,计算面向整个可行列车集合的离散分配概率,从而将乘客分配至其最可能搭乘的列车;最后,为克服数据异质性偏差,基于以上模型并结合领域知识制定若干偏差纠正策略以提高列车分配精度。收集重庆轨道交通3号线的自动售检票与列车时刻表数据展开实例分析,结果表明:不依赖独立假设或额外数据,所提出方法能实现至少87.12%目标乘客的合理分配,相比不使用纠偏策略的基线模型匹配率提高约12.50个百分点,具有较好的分配性能;与基于既有先进方法的基准模型相比,分配结果的一致性可达90.12%,具有较高的可信度,且部署后的计算效率显著高于基准模型,能更好应对大规模实际问题。此外,所提出方法可同步估计乘客出行的延误特征(如留乘次数分布、列车登乘概率等),从而更好地满足管理者与乘客的决策或出行需求,并有助于加深对客流拥堵态势的感知与理解。研究成果进一步丰富了城轨客流分配的精细化理论与方法,并能够为网络层面“乘客-列车”的分配提供重要支撑。 展开更多
关键词 城市轨道交通 乘客-列车分配 深度学习 偏差纠正策略 拥堵延误特征
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400 km/h速度下轨道-桥梁振动响应与顶板裂缝深度影响
6
作者 孟鑫 高浩 +3 位作者 刘鹏辉 勾红叶 王一干 杨宜谦 《振动与冲击》 北大核心 2025年第3期91-98,共8页
为探究400 km/h列车激励下高速铁路轨道-桥梁结构的振动响应,以某高铁桥梁为研究对象,在钢轨、桥梁、桥墩位置布置竖向加速度传感器,实测轨道-桥梁结构在多级速度作用下加速度的变化规律;在此基础上,借助于结构声强理论和车-轨-桥耦合... 为探究400 km/h列车激励下高速铁路轨道-桥梁结构的振动响应,以某高铁桥梁为研究对象,在钢轨、桥梁、桥墩位置布置竖向加速度传感器,实测轨道-桥梁结构在多级速度作用下加速度的变化规律;在此基础上,借助于结构声强理论和车-轨-桥耦合振动仿真分析,从能量和加速度的角度掌握了顶板下缘裂缝深度的影响程度。研究结果表明:在高速列车激励下,实测钢轨、桥梁顶板和桥墩的加速度峰值分别为800 m/s^(2)、4 m/s^(2)和0.5 m/s^(2);振动加速度数值从钢轨到桥墩层层递减,随着列车速度的增大各测点加速度峰值呈线性增加;裂缝的出现会增大桥梁顶板下缘的加速度峰值,改变振动能量的分布;当裂缝深度大于45 mm时,顶板下缘加速度和振动能量值分别为无裂缝工况下的1.1倍和1.5倍,应注意加强对裂缝状态的观测。该研究成果可以为车-轨-桥耦合分析提供依据,也可以为高速铁路简支箱梁顶板下缘开裂维修提供指导。 展开更多
关键词 轨道-桥梁响应 车-轨-桥耦合分析 结构声强 振动能量 裂缝
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桥梁参数对磁浮系统车-桥耦合稳定性的影响
7
作者 周丹峰 朱鹏翔 +2 位作者 屈鸣鹤 王连春 李杰 《西南交通大学学报》 北大核心 2025年第4期823-832,共10页
为解决磁浮交通车-桥耦合自激振动问题并指导磁浮桥梁的设计,基于模态分析法建立桥梁的数学模型,研究桥梁的参数对磁浮列车车-桥耦合稳定性的影响.首先,以磁浮工程某外伸型高架桥梁为例,用模态分析法建立弹性支撑结构的桥梁数学模型,探... 为解决磁浮交通车-桥耦合自激振动问题并指导磁浮桥梁的设计,基于模态分析法建立桥梁的数学模型,研究桥梁的参数对磁浮列车车-桥耦合稳定性的影响.首先,以磁浮工程某外伸型高架桥梁为例,用模态分析法建立弹性支撑结构的桥梁数学模型,探讨支墩位置对桥梁模态频率的影响;其次,结合磁浮列车悬浮控制系统的模型构建车-桥耦合系统模型,通过分析其开环频率特性研究自激振动发生的原因;最后,探讨桥梁的一阶模态频率、跨径、阻尼比、线密度等参数对车-桥耦合稳定性的影响.研究表明:桥梁一阶模态频率接近或高于悬浮临界频率易导致闭环不稳定,故一阶模态频率高于10 Hz的轻质梁易引发车-桥耦合自激振动;大跨径梁的模态频率和模态增益更低,稳定性优于小跨径梁;桥梁的阻尼比、线密度越小,不稳定的频率范围越宽;相比两端支撑梁,在桥梁长度和截面固定情况下外伸梁的一阶模态频率随跨径减小呈先增后减的趋势,其最高频率可高出53.9%,更容易进入不稳定频率范围,因此,在磁浮工程中应尽量避免使用这类短跨外伸梁. 展开更多
关键词 磁浮列车 车-桥耦合 振动 桥梁 参数
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地震激励下列车-轨道-隧道-土体相互作用系统动力分析 被引量：1
8
作者 徐磊 王炫钧 +1 位作者 余志武 李正 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2359-2369,共11页
为研究地震激励下列车-轨道-隧道-土体相互作用系统的动力学行为,建立三维列车-轨道-隧道-土体耦合时变动力学模型,以不同强度的地震波和轨道不平顺为系统激励源,通过实际地震动记录进行规格化处理纵向、横向和垂向地震动波,分析不同土... 为研究地震激励下列车-轨道-隧道-土体相互作用系统的动力学行为,建立三维列车-轨道-隧道-土体耦合时变动力学模型,以不同强度的地震波和轨道不平顺为系统激励源,通过实际地震动记录进行规格化处理纵向、横向和垂向地震动波,分析不同土质条件、地震强度下列车-轨道-隧道-土体系统动力响应特征。研究结果表明:地震作用可显著增大隧道内列车动力响应,在不同土质条件下,横向轮轨力的波动较无地震激励时显著增大,波动幅度平均增加92.23%,而垂向轮轨力的波动幅度平均增加7.14%,车体垂向、横向加速度分别增大89.50%和25.93%;在不同地震强度下,轮轨横向力与轮轨垂向力在地震强度为0.40g时达到最大,分别为46.760 1 kN与94.8637 kN,相较于地震强度0.35g时分别增大182.68%与5.35%,脱轨系数相较于地震强度0.35g时增幅达到168.28%;地震下土体振动呈放大效应,土体弹性模量较外部激励对放大系数的影响十分显著,其中,放大系数在土体弹性模量最大时为4.080 4;隧道的存在会隔断土体振动传播,隧道顶部土体加速度较隧道底部土体加速度降低约86%。 展开更多
关键词 列车-轨道-隧道-土体相互作用 地震作用 动力响应 放大系数 数值仿真
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基于永磁磁轨关系的磁悬浮列车-轨道梁耦合振动研究
9
作者 施明敏 苏彬彬 +3 位作者 曾金成 高伍 邝宏林 邓永芳 《铁道学报》 北大核心 2025年第7期203-213,共11页
为评估悬挂式永磁磁浮列车与柔性轨道梁耦合系统的振动情况,采用Simpack和Ansys构建考虑轨道不平顺的多体动力学模型。利用Ansoft Maxwell软件建立特殊的多点悬浮磁轨关系,通过IFCTNXY函数在Simpack中表征,并设计试验验证模型有效性。... 为评估悬挂式永磁磁浮列车与柔性轨道梁耦合系统的振动情况,采用Simpack和Ansys构建考虑轨道不平顺的多体动力学模型。利用Ansoft Maxwell软件建立特殊的多点悬浮磁轨关系,通过IFCTNXY函数在Simpack中表征,并设计试验验证模型有效性。计算模型在不同速度和车重下的动力响应,并通过全瞬态分析法探讨速度50 km/h运行工况下的振动响应。结果表明:在速度10~80 km/h运行工况下,车体、悬浮架、轨道梁振动加速度的均方根均呈现随速度增加而振动的趋势,但在速度50 km/h后趋于稳定;在速度50 km/h运行工况下,车辆-轨道梁耦合系统的主要垂向振动频率为5.05、6.74 Hz,轨道梁的一阶垂向弯曲是引起车体垂向振动的主要原因,磁轨距及车载永磁体的纵向长度是影响悬浮架、轨道梁振动的关键因素。 展开更多
关键词 悬挂式永磁悬浮列车 车辆-轨道梁耦合作用 动力仿真 现场测试 振动分析
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基于振动功率流的CRTSⅡ型无砟轨道-桥梁夹层结构损伤识别方法及其应用
10
作者 郭文杰 孟尧尧 +1 位作者 冯玉林 何彬彬 《铁道学报》 北大核心 2025年第8期125-133,共9页
针对高速铁路线桥长期服役后的损伤及疲劳断裂问题,提出一种基于振动功率流的CRTSⅡ型无砟轨道-桥梁夹层结构损伤识别方法。建立多跨纵连轨道-主梁-支座-桥墩一体模型,基于Timoshenko梁理论,采用改进傅里叶级数作为位移函数,建立系统层... 针对高速铁路线桥长期服役后的损伤及疲劳断裂问题,提出一种基于振动功率流的CRTSⅡ型无砟轨道-桥梁夹层结构损伤识别方法。建立多跨纵连轨道-主梁-支座-桥墩一体模型,基于Timoshenko梁理论,采用改进傅里叶级数作为位移函数,建立系统层间构件能量方程,结合Rayleigh-Ritz法和Hamilton原理,推导出轨道桥在竖向和纵向振动下的自振频率计算公式,算例结果与有限元吻合良好。考虑位移传递率对系统损伤识别和定位效果较为一般,引入振动功率流法作为识别依据,分别分析不同构件刚度退化、层间构件损伤下系统输入、输出功率流变化曲线,以及系统存在损伤且考虑层间弹簧阻尼下功率流变化曲线。结果表明,一体模型与有限元模型的前100阶自振频率结果误差在5%以内,验证了理论计算方法的正确性;损伤结构输入、输出功率流围绕系统无损情况下的输入、输出功率流上下波动,钢轨刚度退化下的输出功率流在100 Hz及更高频范围内较无损情况下波动较为明显;考虑层间弹簧阻尼对砂浆离缝状态下的功率流变化曲线影响主要集中在100~200 Hz频段内;依据响应点输出功率流值在一定频率段是否发生突变可初步地判定此位置的损伤情况。 展开更多
关键词 能量法 损伤 TIMOSHENKO梁 振动功率流 轨道-桥梁系统
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轨道-连续刚构桥系统地震损伤评价
11
作者 翟展胜 《工程抗震与加固改造》 北大核心 2025年第2期105-114,共10页
以一座铁路中小跨径连续刚构桥为研究背景,考虑轨道约束效应,建立(24+24)m+(24+24+6.5+24+24)m两联CRTSⅡ型无砟轨道-连续刚构桥一体化有限元模型,研究8度三水准地震动作用下桥梁结构和轨道系统水平方向的损伤状况。结果表明:墩顶截面... 以一座铁路中小跨径连续刚构桥为研究背景,考虑轨道约束效应,建立(24+24)m+(24+24+6.5+24+24)m两联CRTSⅡ型无砟轨道-连续刚构桥一体化有限元模型,研究8度三水准地震动作用下桥梁结构和轨道系统水平方向的损伤状况。结果表明:墩顶截面比墩底截面更容易发生破坏,圆形截面是桥梁结构的薄弱构件,并且在横桥向地震作用下优先破坏;8度地震下主梁不会出现碰撞;滑动层是轨道系统最薄弱的构件,CA砂浆层次之,三者中扣件是最不易破坏的结构;轨道系统的损伤主要表现为桥梁与路基连接处以及梁缝处滑动层的破坏;主梁右侧是钢轨横向相对变形最严重的区域,在罕遇地震作用下需要采取临时补修和限速措施,而主梁左侧和梁缝处的钢轨均满足行车安全要求。 展开更多
关键词 连续刚构桥 桥梁-轨道系统 地震响应 高速铁路 损伤状况
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基于贝叶斯自优化Bi-LSTM组合网络的高速铁路轨道-桥梁系统震后响应预测方法 被引量：2
12
作者 彭康 蒋丽忠 +3 位作者 周旺保 余建 向平 吴凌旭 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第3期965-975,共11页
中国高速铁路(HSR)规划建设逐渐向地震易发地区延伸,亟需一种及时、准确的灾后地震响应快速预测方法,以实现高速铁路系统运输生命线安全的快速评估。本文提出了一种基于贝叶斯自优化双向长短期记忆(Bi-LSTM)网络的快速预测方法,以经过... 中国高速铁路(HSR)规划建设逐渐向地震易发地区延伸,亟需一种及时、准确的灾后地震响应快速预测方法,以实现高速铁路系统运输生命线安全的快速评估。本文提出了一种基于贝叶斯自优化双向长短期记忆(Bi-LSTM)网络的快速预测方法,以经过实验验证的高速铁路轨道-桥梁系统有限元模型地震动响应计算数据为样本,将预测地震响应和有限元计算结果进行比较,验证所提方法的精度和鲁棒性,表明该方法在预测高速铁路桥梁结构的非线性地震反应方面是有效的,且高速铁路轨道-桥梁系统的不同预测位置对预测精度的影响不明显;此外,为了降低神经网络训练数据量需求,提出了一种基于离散小波分解的分层聚类算法,结果表明,基于小波分解的分层聚类方法在保证预测精度的同时,有效地减少了训练地震集的输入数量。 展开更多
关键词 高速铁路轨道-桥梁系统 贝叶斯优化 Bi-LSTM神经网络 离散小波分解 聚类分析
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关于列车-轨道(桥梁)时变系统空间振动方程的建立及其求解 被引量：7
13
作者 向俊 左一舟 +2 位作者 赫丹 杨军祥 曾庆元 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期34-38,共5页
分析了国内外在列车-轨道(桥梁)时变系统空间振动方程的建立及其求解过程中存在的根本问题。基于弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的"对号入座"法则(它不是一般的有限元分析中的计算机编码法和刚度集成法),可以... 分析了国内外在列车-轨道(桥梁)时变系统空间振动方程的建立及其求解过程中存在的根本问题。基于弹性系统动力学总势能不变值原理及形成系统矩阵的"对号入座"法则(它不是一般的有限元分析中的计算机编码法和刚度集成法),可以很好地克服这一根本问题,同时还可以简便有效地建立并求解此时变系统空间振动方程,在直线轨道及桥梁上货物列车脱轨计算中取得了良好效果。对2座桥上列车走行安全性、平稳性及舒适性进行了分析,分析结果已被有关铁路局采用。 展开更多
关键词 空间振动方程 列车轨道时变系统 列车桥梁时变系统 铁路工程 直线轨道
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无砟轨道约束对高速铁路列车-桥梁系统地震响应的影响 被引量：7
14
作者 陈令坤 蒋丽忠 余志武 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期763-769,共7页
建立了38自由度高速列车(动车/拖车)空间振动模型,基于非线性Hertz接触理论和Kalker线性蠕滑理论,引进PEER-NGA强震记录,建立地震作用下的高速铁路列车-无砟轨道/钢轨-桥梁-支座-桥墩-桩土系统精细计算模型,考虑支座刚度和桩土作用及近... 建立了38自由度高速列车(动车/拖车)空间振动模型,基于非线性Hertz接触理论和Kalker线性蠕滑理论,引进PEER-NGA强震记录,建立地震作用下的高速铁路列车-无砟轨道/钢轨-桥梁-支座-桥墩-桩土系统精细计算模型,考虑支座刚度和桩土作用及近场地震效应的影响,以高速铁路32m跨简支箱梁桥和CRTSⅡ板式无砟轨道为研究对象,编制了MATLAB程序,计算了有/无砟轨道约束下高速列车-桥梁时系统的地震响应。计算结果表明,不考虑三层无砟轨道时列车-桥梁系统模型由于桥梁刚度过大,列车-无砟轨道-桥梁系统的各项地震响应较列车-钢轨-桥梁系统有较大增加;对于有/无地震作用时,采用无砟轨道均可有效改进列车走行性能,近断层地震脉冲效应对有/无砟轨道约束系统动力响应及列车走行安全指标影响均较大。 展开更多
关键词 无砟轨道约束 高速铁路 列车-桥梁系统 地震响应
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地震作用下城市轨道交通桥梁-轨道系统关键部件易损性分析
15
作者 葛新宇 张吉 田石柱 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第7期118-124,131,共8页
为对地震作用下城市轨道交通桥梁-轨道系统关键部件损伤状态进行分析,以上海城市轨道交通11号线高架段为研究对象,通过OpenSees建立梁轨一体化抗震分析模型。选取符合目标反应谱的10条地震波进行调幅,将调幅后的地震波输入抗震分析模型... 为对地震作用下城市轨道交通桥梁-轨道系统关键部件损伤状态进行分析,以上海城市轨道交通11号线高架段为研究对象,通过OpenSees建立梁轨一体化抗震分析模型。选取符合目标反应谱的10条地震波进行调幅,将调幅后的地震波输入抗震分析模型中;选取桥梁支座、钢轨以及轨道扣件作为轨桥系统关键部件,进行增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)并提取对应的IDA曲线,对IDA曲线进行回归分析得到支座与扣件地震概率需求模型数学表达式;提出支座、钢轨以及轨道扣件损伤状态界限值,基于正态分布假设得到支座与扣件不同损伤状态下超越概率,据此绘制易损性曲线。结果表明,罕遇地震作用下钢轨横向残余变形较小,发生轻度损伤概率为0%;当峰值加速度超过0.5g时,支座发生轻度损伤超越概率显著增加,扣件发生轻度损伤的超越概率接近100%;选取不同损伤指标对扣件进行易损性分析时,以位移幅值为损伤指标得到的扣件损伤概率更高;随着地面峰值加速度的增大,扣件有较大概率先于支座发生损伤。 展开更多
关键词 城市轨道交通 桥梁-轨道系统 支座 钢轨 扣件 增量动力分析 易损性分析
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地震作用下车辆-轨道-桥梁系统振动台台阵试验与列车预警速度阈值研究 被引量：16
16
作者 魏峰 张志方 高亮 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期101-106,共6页
针对地震作用下高速铁路桥上行车的安全性问题,设计完成车辆-轨道-桥梁大型振动台台阵缩尺模型试验,制作了1∶10车辆、轨道及桥梁结构的模型,根据缩尺模型相似定理研究了不同地震强度下列车脱轨问题,并利用数值仿真方法建立了CRH380BL... 针对地震作用下高速铁路桥上行车的安全性问题,设计完成车辆-轨道-桥梁大型振动台台阵缩尺模型试验,制作了1∶10车辆、轨道及桥梁结构的模型,根据缩尺模型相似定理研究了不同地震强度下列车脱轨问题,并利用数值仿真方法建立了CRH380BL高速列车-轨道-桥梁空间耦合动力学模型,通过对比分析试验结果与数值仿真分析结果,验证了数值分析模型的可靠性。在此基础上,以行车安全性及舒适度指标作为评判标准,利用上述仿真分析模型计算得到了不同地震强度等级下各项评价指标所对应的列车运行速度临界值,并探讨了现行规范中的地震预警阈值选取问题。研究结果表明:对于静止状态下的车体模型,在地震动峰值加速度为0.25g的ALS地震波作用下,车体将会发生脱轨。随着输入地震动峰值加速度的增大,舒适度指标最先超出限值,车辆的行车安全性指标次之,脱轨系数和舒适度指标控制的速度阈值逐渐减小,轮重减载率和横向轮轨力控制的速度阈值基本不变,舒适度指标对地震激励最为敏感,脱轨系数次之,轮重减载率和横向轮轨力最不敏感。在输入地震波的峰值加速度≤50gal时,车辆运行速度临界值取决于列车舒适度指标,速度阈值为160km/h;当输入地震波的峰值加速度达到60gal时,速度阈值降为140km/h;当输入地震波的峰值加速度达到80gal时,速度阈值降至140km/h以下,出于安全考虑建议此时采取紧急停车措施。 展开更多
关键词 高速铁路 车辆-轨道-桥梁系统 行车安全 振动台台阵 数值仿真 速度阈值
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无砟轨道结构层对高速铁路列车-桥梁系统动力响应的影响 被引量：2
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作者 陈令坤 左一舟 陈亮 《铁道建筑》 北大核心 2014年第8期5-7,共3页
基于非线性弹性Hertz接触理论和Kalker蠕滑理论,建立了高速铁路列车—无砟轨道—桥梁精细化计算模型,以高速铁路32 m跨简支箱梁桥和CRTSⅡ型板式无砟轨道为研究对象,编制了MATLAB程序分别计算有(无)无砟轨道列车—桥梁系统的动力响应及... 基于非线性弹性Hertz接触理论和Kalker蠕滑理论,建立了高速铁路列车—无砟轨道—桥梁精细化计算模型,以高速铁路32 m跨简支箱梁桥和CRTSⅡ型板式无砟轨道为研究对象,编制了MATLAB程序分别计算有(无)无砟轨道列车—桥梁系统的动力响应及列车走行安全指标并作对比分析。计算结果表明:对于桥梁的动力响应,不考虑无砟轨道时结构变位等动力响应减小;对于列车的动力响应,不考虑无砟轨道时,多数列车动力响应及走行安全指标有较大增加。 展开更多
关键词 无砟轨道约束 高速铁路 列车-桥梁系统 动力响应
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基于K-L分解的车-线-桥耦合系统随机动力分析
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作者 杨博 丁琼 +1 位作者 闫斌 盘柳 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第7期3125-3133,共9页
轨道不平顺具有随机性,全面反映轨道不平顺激励下的车-线-桥动力响应需要大量的计算成本。针对此问题,基于车辆-轨道耦合动力学理论、能量变分原理及有限单元法,同时采用多尺度耦合方法描述系统各部件之间的相互作用。结合轮轨相互作用... 轨道不平顺具有随机性,全面反映轨道不平顺激励下的车-线-桥动力响应需要大量的计算成本。针对此问题,基于车辆-轨道耦合动力学理论、能量变分原理及有限单元法,同时采用多尺度耦合方法描述系统各部件之间的相互作用。结合轮轨相互作用时变矩阵化技术,获得列车-轨道-桥梁系统统一分析矩阵,其中列车系统采用多个42自由度的多刚体结构模拟,而轨道-桥梁系统则采用有限单元模拟。采用K-L分解技术,通过建立协方差矩阵,提取轨道不平顺特征值及概率特征信息,并重构轨道随机不平顺样本。最后,将重构的轨道不平顺激励输入列车-轨道-桥梁有限元动力相互作用矩阵中。数值分析表明,基于K-L分解生成的轨道不平顺样本与原轨道不平顺具有相似的概率特性,相比原蒙特卡洛法,K-L分解可节约23%的轨道不平顺样本数量。通过对系统进行时频动力分析,钢轨、轨道板及桥梁的动力响应均具有极为明显的几何特征,其中轨道板长度(5.4 m)对应10 Hz,桥梁跨度(32 m)对应1.7 Hz的频率振动,以上几何特征在轨道板和桥梁结构的动力响应中表现得更为明显,在轨道-桥梁体系设计中,应进一步计算系统的自振频率。研究结果可为车-线-桥系统的设计提供参考,以避免几何特征导致的共振现象的发生。 展开更多
关键词 列车-轨道-桥梁动力相互作用 K-L分解 轨道随机不平顺 概率密度函数 随机动力分析
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基于谱几何法的车辆-轨道结构频域振动分析
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作者 吴神花 雷晓燕 余翠英 《振动与冲击》 北大核心 2025年第12期101-109,共9页
为研究车辆-轨道结构全频域振动问题,基于谱几何法构建了车辆-无砟轨道结构耦合系统动力学模型与算法,应用Rayleigh-Ritz法推导了轨道结构谱几何单元刚度矩阵、阻尼矩阵、质量矩阵、单元之间的耦合虚拟弹簧刚度矩阵及轮轨耦合刚度矩阵,... 为研究车辆-轨道结构全频域振动问题,基于谱几何法构建了车辆-无砟轨道结构耦合系统动力学模型与算法,应用Rayleigh-Ritz法推导了轨道结构谱几何单元刚度矩阵、阻尼矩阵、质量矩阵、单元之间的耦合虚拟弹簧刚度矩阵及轮轨耦合刚度矩阵,求解了车辆-轨道结构耦合系统动力学谱几何法方程,得到了车辆-轨道结构全频域内振动响应,分析了轨道结构单元尺寸对收敛性和计算效率的影响,讨论了钢轨、轨道板、底座板虚拟弹簧刚度系数取值范围。通过与有限元法对比,验证了谱几何法的正确性和高效性。作为应用实例,分析了在轨道随机不平顺激励下车辆-轨道结构耦合系统的振动响应。研究结果表明:在保证计算精度的前提下,谱几何法可以采用大的轨道结构单元尺寸计算,而有限元法的轨道结构单元尺寸更小,因此谱几何法的计算效率远大于有限元法的;当轨道结构单元尺寸取3.25 m和6.50 m时,谱几何法的计算效率较高,可作为谱几何法分析车辆-轨道结构耦合系统动力学问题的参考单元尺寸;钢轨、轨道板、底座板虚拟弹簧刚度的合理取值为大于或等于其对应构件抗弯刚度的10~5倍;车体、转向架位移幅频曲线交替出现众多峰值和谷值,为车辆系统四个轮对间轨道不平顺激励相位差所致;车体、转向架垂向位移幅频曲线谷值处频率分别对应车辆“定距滤波”和“轴距滤波”频率。研究成果为求解全频域内车辆-轨道结构耦合系统动力学问题提供了另一种高效、精确的数值方法,为车辆-轨道结构系统减振分析和设计提供技术支撑。 展开更多
关键词 谱几何法 车辆-轨道结构耦合系统 无砟轨道结构 全频域 虚拟弹簧
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车流作用下大跨桥梁-伸缩缝一体仿真方法及动力分析
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作者 刘焕举 刘宁 +1 位作者 史赛威 李鹏智 《湖南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期149-159,共11页
为实现车流过桥时的伸缩缝动力分析,针对桥梁-伸缩缝体系中主梁与伸缩缝尺寸相差悬殊、伸缩缝构造复杂、常规建模无法兼顾细部分析和计算效率的问题,提出桥-缝一体“十”字建模思路,建立了车-桥-缝分析系统,探究车流动态因素对伸缩缝动... 为实现车流过桥时的伸缩缝动力分析,针对桥梁-伸缩缝体系中主梁与伸缩缝尺寸相差悬殊、伸缩缝构造复杂、常规建模无法兼顾细部分析和计算效率的问题,提出桥-缝一体“十”字建模思路,建立了车-桥-缝分析系统,探究车流动态因素对伸缩缝动力响应的影响.首先,在厘清伸缩缝内部结构和构件运动关联的基础上,提出桥梁单元纵向划分、伸缩缝单元横向划分及梁端-伸缩缝多点约束有机连接的桥-缝一体“十”字建模思路,并建立背景桥梁的桥-缝一体有限元模型;其次,移动车辆荷载化并通过程序调用、编制衔接程序,实现车-桥-缝分析程序的贯通;最后,基于交通荷载调查数据,构建典型车流荷载工况,探究车重、车速、车辆分布等车流动态因素对车-缝结构的动态响应影响.结果表明:1)基于“十”字建模思路建立的桥-缝一体有限元模型,既满足计算效率又兼顾伸缩缝的细部构件.2)斜拉桥主梁跨中竖向位移与桥上移动车辆的车重有显著的正相关性,而与车速的相关性较弱;车列的车间距由50m减小到30 m,主梁跨中竖向位移极值增大约34%,桥梁所受车辆荷载越集中,主梁跨中竖向位移越大.3)伸缩缝从梁端到固定端的中梁累计滑移行程逐渐减小;单车工况下,车速、车重与伸缩缝纵向位移均呈正相关关系;车列工况时,伸缩缝的纵向位移最大值与车间距存在负相关性;车辆制动对伸缩缝动力响应的影响非常显著,对应伸缩缝1#中梁纵向位移响应是正常跑车工况的3.97倍. 展开更多
关键词 桥梁工程 模数式伸缩缝 车-桥-缝系统 “十”字建模 动力分析
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