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客运专线轨道-路基-地基系统临界速度分析 被引量:1
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作者 冯青松 卢祝清 《铁道标准设计》 北大核心 2013年第12期18-22,共5页
针对我国客运专线线路的实际情况,建立移动荷载作用下轨道-路基-地基耦合系统振动模型,分析路堤上有砟与无砟轨道情况下轨道-路基-地基系统临界速度,并讨论基床变形模量和基床厚度对系统临界速度的影响。分析结果表明:单个移动荷载作用... 针对我国客运专线线路的实际情况,建立移动荷载作用下轨道-路基-地基耦合系统振动模型,分析路堤上有砟与无砟轨道情况下轨道-路基-地基系统临界速度,并讨论基床变形模量和基床厚度对系统临界速度的影响。分析结果表明:单个移动荷载作用下轨道-路基-地基系统中存在一临界速度,可称为线路临界速度;线路临界速度主要由轨道抗弯刚度、轨道-路基的参振质量和地基土层的弹性模量决定;提高线路临界速度的措施有:增加轨道抗弯刚度、对软土地基进行改良加固、选用轻质路基填筑材料以减小路基的参振质量。 展开更多
关键词 客运专线 轨道-路基-地基系统 耦合振动 线路临界速度 软土地基
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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
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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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轨道-箱梁系统刚度退化下振动演变规律研究
3
作者 罗锟 王凯新 王伟 《铁道工程学报》 北大核心 2025年第9期21-27,共7页
研究目的:混凝土结构在服役过程中会发生一定程度刚度退化,为研究混凝土结构刚度退化对既有轨道-箱梁系统振动的影响,本文以列车400 km/h运行为工程背景,通过建立考虑刚度退化的轨道-箱梁耦合系统模型,分析高速铁路不同服役年限与刚度... 研究目的:混凝土结构在服役过程中会发生一定程度刚度退化,为研究混凝土结构刚度退化对既有轨道-箱梁系统振动的影响,本文以列车400 km/h运行为工程背景,通过建立考虑刚度退化的轨道-箱梁耦合系统模型,分析高速铁路不同服役年限与刚度退化、系统振动响应之间的映射关系,以期厘清高速铁路提速运营后的刚度退化趋势及振动演变规律。研究结论:(1)随着轨道-箱梁系统服役时间的持续增加,以及列车移动荷载长期共同作用下,轨道-箱梁系统刚度将持续退化;刚度退化速度在系统服役初期骤减,中期趋于稳定,当系统服役超过53年后持续增长,服役60年后系统刚度将退化至初始刚度的88.7%以下;(2)随着刚度的持续退化,轨道-箱梁系统振动响应将持续增加,服役第60年,轨道板、箱梁顶板的振动位移将分别增大约22.15%和11.58%;(3)刚度退化会降低轨道-箱梁系统的自振频率,其中一阶自振频率将由5.69 Hz降至5.47 Hz;(4)本文研究成果可为既有轨道-箱梁系统提速至400 km/h及其安全运营管理提供理论依据。 展开更多
关键词 高速铁路 刚度退化 振动响应 自振频率 轨道-箱梁系统
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黄土路基刚-柔性长短桩复合地基设计参数正交数值试验研究 被引量:1
4
作者 王文芳 杲斐 +1 位作者 陈云峰 程选生 《中国铁路》 北大核心 2025年第1期67-75,共9页
为探究黄土地区刚-柔性长短桩(RFLSP)复合地基设计参数对路基沉降的影响,结合兰州—张掖三四线铁路工程,设计了多参数的RFLSP复合地基正交数值试验,研究了不同褥垫层结构、长短比、桩间距和短桩模量对路基总沉降的影响。结果表明,复合... 为探究黄土地区刚-柔性长短桩(RFLSP)复合地基设计参数对路基沉降的影响,结合兰州—张掖三四线铁路工程,设计了多参数的RFLSP复合地基正交数值试验,研究了不同褥垫层结构、长短比、桩间距和短桩模量对路基总沉降的影响。结果表明,复合地基参数对路基总沉降的影响因素依次为长短比、桩间距、短桩模量和褥垫层结构,其对应的极差值为11.89、6.94、5.53和2.95;当柔性短桩长度不变、刚性长桩的桩长增大时,路基总沉降在减小;路基总沉降随桩间距的增加先增大后近似不变,随柔性短桩模量的增加而减小,土工格栅层数对路基总沉降影响较小;复合地基设计时,根据柔性短桩的挤土效果确定桩间距,优先通过调整刚性长桩的长度和柔性短桩的模量调节路基总沉降。 展开更多
关键词 黄土路基 设计参数 正交数值试验 -柔性长短桩复合地基 极差分析
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轨道-连续刚构桥系统地震损伤评价
5
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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高速铁路路基-地基系统振动响应分析 被引量:21
6
作者 冯青松 雷晓燕 练松良 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 2010年第1期1-6,共6页
推导了有砟轨道-路基-地基系统在轮轨接触点处的柔度矩阵,建立了考虑轨道不平顺的车辆-有砟轨道-路基-层状地基垂向耦合振动解析模型。通过算例分析了单台TGV高速动车引起的路堤本体-地基系统振动,得到路堤本体表面的垂向位移,研究了列... 推导了有砟轨道-路基-地基系统在轮轨接触点处的柔度矩阵,建立了考虑轨道不平顺的车辆-有砟轨道-路基-层状地基垂向耦合振动解析模型。通过算例分析了单台TGV高速动车引起的路堤本体-地基系统振动,得到路堤本体表面的垂向位移,研究了列车速度、轨道不平顺、基床刚度和路堤土体刚度对路堤本体振动的影响。研究结果表明:路堤本体垂向位移主要由移动列车轴荷载引起;随着列车速度的提高,路堤振动的"波动性"明显增加;基床刚度和路堤土体刚度对路堤振动影响显著,可通过增大基床和路堤土体刚度来减小高速列车引起的路基振动。 展开更多
关键词 高速铁路 轨道-路基-地基系统 耦合振动 轨道不平顺
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上行开采“层间岩梁-底板柱群”系统结构失稳机理及判识方法
7
作者 崔业凯 冯国瑞 +3 位作者 李竹 章敏 崔家庆 汪圳 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期2868-2883,共16页
探究底板煤柱与层间岩梁的形变及破裂失效特征是评价底板房柱式采空区结构稳定性、保障上行工作面安全复采的关键。针对元宝湾煤矿6107工作面上行安全复采难题,首先,基于弹性地基梁理论构建了“层间岩梁-底板柱群”系统结构力学模型;其... 探究底板煤柱与层间岩梁的形变及破裂失效特征是评价底板房柱式采空区结构稳定性、保障上行工作面安全复采的关键。针对元宝湾煤矿6107工作面上行安全复采难题,首先,基于弹性地基梁理论构建了“层间岩梁-底板柱群”系统结构力学模型;其次,依托有限差分原理,建立了层间岩梁挠度、转角、弯矩、剪力及底板煤柱荷载的数值解法,研究上行工作面推进过程中层间岩梁内力、变形与底板煤柱荷载动态演变特征;最后,揭示了“层间岩梁-底板柱群”系统结构失稳模式,并给出了基于底板煤柱与层间岩层失稳时序的结构性失稳判识方法。研究结果表明:随着工作面推进,正下方岩梁挠度明显增加、弯矩明显减小,相邻区域岩梁挠度明显减小;工作面前方底板煤柱间悬空段岩梁转角和弯矩显著增大,剪力略微增大;在超前支承压力作用下,层间岩梁弯矩与底板煤柱荷载急剧增加,工作面正下方底板煤柱及前方30 m区域内层间岩梁内力及变形显著增加,“层间岩梁-底板柱群”系统结构失稳风险升高,存在3种潜在失稳模式,包括层间岩梁率先破断引起工作面底板超前塌陷、底板煤柱率先失稳引起柱群链式失稳、层间岩梁与底板煤柱同步失稳导致系统结构整体失稳。在工作面推进过程中,系统结构失稳模式由底板超前塌陷转为结构整体失稳,且当工作面推进至4号煤柱上方时,系统结构整体失稳风险最大。 展开更多
关键词 上行复采 弹性地基 “层间岩梁-底板柱群”系统结构 失稳机理 判识方法
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基于谱几何法的车辆-轨道结构频域振动分析
8
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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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
9
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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缩尺车辆-轨道试验平台研制
10
作者 陈晨 蔡世生 +4 位作者 肖俊恒 张欢 闫子权 孙林林 刘炳彤 《铁道建筑》 北大核心 2025年第1期20-24,共5页
为了完善车辆-轨道耦合动力学研究的试验手段,对1∶4缩尺轨道系统和二系悬挂缩尺车辆系统开展设计,研制了缩尺车辆-轨道试验平台,并在缩尺车辆-轨道系统动力学计算的基础上,进行了车辆-轨道试验平台实车运行试验。结果表明:缩尺车辆-轨... 为了完善车辆-轨道耦合动力学研究的试验手段,对1∶4缩尺轨道系统和二系悬挂缩尺车辆系统开展设计,研制了缩尺车辆-轨道试验平台,并在缩尺车辆-轨道系统动力学计算的基础上,进行了车辆-轨道试验平台实车运行试验。结果表明:缩尺车辆-轨道系统的横向平稳性指标、垂向平稳性指标、脱轨系数、轮重减载率及整车倾覆系数最大值分别为1.671、1.628、0.549、0.544、0.368,均满足相关标准;实车运行状态良好,轨道及车辆零部件没有出现损坏,相关性能指标均满足规范要求。设计的试验平台为进一步开展车辆-轨道系统的探索性试验提供了重要手段。 展开更多
关键词 车辆-轨道系统 缩尺模型 现场试验 动力学性能 稳定性
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连续运行车辆-轨道垂向耦合动力学的时变分析法
11
作者 杨蔡进 《力学学报》 北大核心 2025年第3期740-754,共15页
随着运行速度的提升,高速列车与服役结构及环境的耦合作用显著加剧,并且上述耦合作用表现在车辆运动的全过程.考虑实际的运行环境,建立精细的车辆-轨道耦合动力学模型,开展更为精确的服役模拟是当前研究热点,但面临许多挑战,例如车辆与... 随着运行速度的提升,高速列车与服役结构及环境的耦合作用显著加剧,并且上述耦合作用表现在车辆运动的全过程.考虑实际的运行环境,建立精细的车辆-轨道耦合动力学模型,开展更为精确的服役模拟是当前研究热点,但面临许多挑战,例如车辆与长大轨道结构耦合动力学建模难题.现代高速列车短时间内就能在轨运行至数百公里的距离,经典的理论方法采用了拉格朗日方式描述系统的运动和变形,限定系统的力学研究对象固定不变,往往需要针对全部长度的轨道结构进行建模,计算分析效率亟需提高.围绕高速轨道交通领域内关键基础力学模型问题,基于模型截断的策略,从时变系统动力学角度,构建长距离连续运行车辆-轨道耦合动力学高效建模与分析方法.引入移动控制体描述长大轨道结构在有效振动区域内动力学行为,利用任意拉格朗日-欧拉原理建立移动控制体内截断轨道梁的连续时变动力学模型,基于自适应步长Runge-Kutta-Fehlberg积分策略,通过预处理当前时间步的积分信息,确定预测下一时间步系统响应所需的迭代条件,从而表征控制体内轨道梁下轨枕和道床质量系统的离散时变动力学问题.最后,通过数值算例仿真,分析了车辆-轨道耦合系统的动力学响应,并将计算结果与传统模态叠加法获得结果进行比较,验证了方法的有效性. 展开更多
关键词 高速列车 长大轨道结构 离散/连续时变系统动力学 移动控制体 任意拉格朗日-欧拉原理
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层状饱和地基-轨道-列车耦合系统轨道不平顺引起的振动分析 被引量:5
12
作者 巴振宁 金威 梁建文 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第15期88-97,共10页
采用半解析方法研究了层状饱和地基-轨道-列车耦合系统的动力响应问题。层状饱和地基由任意水平饱和土层和下卧饱和半空间组成,轨道采用以无限长欧拉梁模拟的钢轨、连续质量块模拟的轨枕和Cosserat模型模拟的道砟组成的三层系统,列车模... 采用半解析方法研究了层状饱和地基-轨道-列车耦合系统的动力响应问题。层状饱和地基由任意水平饱和土层和下卧饱和半空间组成,轨道采用以无限长欧拉梁模拟的钢轨、连续质量块模拟的轨枕和Cosserat模型模拟的道砟组成的三层系统,列车模拟为弹簧和阻尼元件连接的多刚体系统。振动输入由钢轨的竖向不平顺提供。通过地基表面轨道中心处竖向位移与道砟位移相等实现层状饱和地基和轨道的耦合,通过在车轮与钢轨间引入Hertizian接触弹簧来实现轨道与列车的耦合,首先求得频率-波数域内解答,然后通过Fourier逆变换求得时间-空间域内振动响应。文中验证了方法的正确性,并进行了数值计算分析,研究表明钢轨不平顺引起的列车动荷载振动频率较低时,随着列车运行速度的增大地基表面位移幅值逐渐增大;振动频率较高时,列车运行速度对位移幅值峰值的影响不明显,但列车驶过后地基的振动明显增大,振动时间变长。 展开更多
关键词 层状饱和地基 地基-轨道-列车耦合系统 格林函数 轨道不平顺
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车辆-轨道-路基系统垂向动力分析模型的试验验证 被引量:6
13
作者 金亮星 乔世范 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期38-41,共4页
基于车辆-轨道耦合动力学理论,根据秦-沈客运专线车辆的结构形式、悬挂特性及轨道结构特点,建立了具有两系悬挂的(客车)车辆-(有碴)轨道-路基垂向统一模型。采用研制的动力分析计算程序,对轨道随机不平顺激励下车辆-轨道-路基的动态响... 基于车辆-轨道耦合动力学理论,根据秦-沈客运专线车辆的结构形式、悬挂特性及轨道结构特点,建立了具有两系悬挂的(客车)车辆-(有碴)轨道-路基垂向统一模型。采用研制的动力分析计算程序,对轨道随机不平顺激励下车辆-轨道-路基的动态响应进行了数值计算,并将路基基床表层动态响应的数值模拟结果与现场试验工点实测数据进行了对比分析。结果表明,该模型能较真实地反映车辆、轨道和路基垂向相互作用的基本力学特征,所得计算结果与实测数据比较吻合。 展开更多
关键词 车辆-轨道-路基 动力分析模型 试验验证 动力响应
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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:4
14
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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冻胀变形下高速铁路车辆-轨道-路基耦合系统的动力效应 被引量:4
15
作者 唐先习 吕闻起 +2 位作者 甘海龙 李小博 郭俊瑶 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第11期4801-4809,共9页
季冻区严酷的自然环境对高速铁路的高标准运行产生了极大影响,甚至会对高速铁路造成永久性破坏。为探究季冻区高速铁路路基冻胀变形作用下对车辆-轨道-路基耦合系统动力效应的影响,以银西高速铁路某冻胀区段为背景,结合车辆-轨道-路基... 季冻区严酷的自然环境对高速铁路的高标准运行产生了极大影响,甚至会对高速铁路造成永久性破坏。为探究季冻区高速铁路路基冻胀变形作用下对车辆-轨道-路基耦合系统动力效应的影响,以银西高速铁路某冻胀区段为背景,结合车辆-轨道-路基系统动力学的原理和分析方法,建立了简化后的动力学模型;选取了典型的单波余弦冻胀波形(冻胀波长λ=10 m,冻胀峰值f=10 mm),分别探讨了轨道系统与车辆系统的动力学效应,并据此确定了轨道刚度的合理取值。研究结果表明:在路基冻胀变形作用下,轨道系统中轨道各部件动压力、动位移及动加速度幅值在低频段(0~200 Hz)发生明显波动,扣件刚度与道床刚度的最优刚度比为0.5,轨道总刚度的合理取值在62~87 kN/mm范围为宜;车辆系统中车辆轮重减载率及车体垂向加速度与冻胀波长λ成反比关系,与冻胀峰值f成正比关系。 展开更多
关键词 季冻区 高速铁路 车辆-轨道-路基耦合系统 动力响应
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基于GPU的车辆-轨道-地基土耦合系统3D随机振动并行计算方法 被引量:3
16
作者 朱志辉 夏禹涛 +1 位作者 王力东 刘禹兵 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期79-88,共10页
针对轨道不平顺随机特征导致车辆-轨道-地基土耦合系统随机分析计算效率低的问题,采用虚拟激励法降低大样本分析的计算量;针对耦合系统等效刚度矩阵的稀疏特性,采用行压缩(Compressed Sparse Row,CSR)格式存储大型稀疏矩阵,采用预处理... 针对轨道不平顺随机特征导致车辆-轨道-地基土耦合系统随机分析计算效率低的问题,采用虚拟激励法降低大样本分析的计算量;针对耦合系统等效刚度矩阵的稀疏特性,采用行压缩(Compressed Sparse Row,CSR)格式存储大型稀疏矩阵,采用预处理共轭梯度法(Preconditioned Conjugate Gradient,PCG)求解对称正定的等效静力平衡方程,最后通过MATLAB-CUDA(Compute Unified Device Architecture)混合平台开发基于GPU的并行计算程序.数值算例表明:基于MATLAB-CUDA混合平台求解等效静力平衡方程的效率是串行多点同步算法的86.13倍,大大缩短了随机振动分析的总计算时间,且内存占用小、易于在个人计算机上实施;采用PCG法求解车辆-轨道-地基土耦合系统形成的大型稀疏线性方程组时,建议以加速度指标作为迭代收敛精度的控制指标;可通过选取适当的迭代收敛精度,以达到计算精度和计算效率的平衡. 展开更多
关键词 随机振动 GPU并行计算 3D有限元法 虚拟激励法 车辆-轨道-地基土耦合模型
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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
17
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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车辆-轨道非线性耦合系统显隐式求解算法的收敛性分析
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作者 秦佳良 刘林芽 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期113-119,共7页
针对车辆-轨道非线性耦合系统的动力学方程联立求解过程,将车辆和轨道分别考虑为2个子系统,通过2个子系统之间的位移协调和轮轨非线性接触力耦合,再结合显隐式积分格式,提出车辆-轨道非线性耦合系统的分离迭代和分离同步两种求解方法,... 针对车辆-轨道非线性耦合系统的动力学方程联立求解过程,将车辆和轨道分别考虑为2个子系统,通过2个子系统之间的位移协调和轮轨非线性接触力耦合,再结合显隐式积分格式,提出车辆-轨道非线性耦合系统的分离迭代和分离同步两种求解方法,通过算例验证了两种方法的正确性,并对两种求解方法的收敛性进行了对比分析。计算结果表明:显隐式分离迭代法和显隐式分离同步法的最大有效时间步长分别是0.5、0.1 ms;在时间步长较大时,采用Aitken加速法可以起到增强显隐式分离迭代法的计算稳定性的作用,但Aitken加速法的作用会随着时间步长的减小而变小;相同时间步长下显隐式分离同步法的计算效率要比显隐式分离迭代法高,但可以通过选用较大的时间步长来提高显隐式分离迭代法的计算效率。 展开更多
关键词 车辆-轨道非线性耦合系统 显隐式积分 分离迭代法 分离同步法 Aitken加速法
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基于Seed-PCG法的列车-轨道-地基土三维随机振动GPU并行计算方法
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作者 朱志辉 冯杨 +2 位作者 杨啸 李昊 邹有 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期302-316,共15页
为了解决列车-轨道-地基土三维有限元模型随机多样本计算效率低的问题,本文提出了一种基于Seed-PCG法的高效并行计算方法。基于有限元法和虚拟激励法建立轨道不平顺激励下的三维列车-轨道-地基土耦合随机振动分析模型;针对车致地基土随... 为了解决列车-轨道-地基土三维有限元模型随机多样本计算效率低的问题,本文提出了一种基于Seed-PCG法的高效并行计算方法。基于有限元法和虚拟激励法建立轨道不平顺激励下的三维列车-轨道-地基土耦合随机振动分析模型;针对车致地基土随机振动分析产生的多右端项线性方程组求解问题,采用Seed-PCG方法进行求解。通过PCG方法求解种子系统得到的Krylov子空间进行投影,以改进其余线性方程组的初始解和对应的初始残量,有效提高了PCG法的收敛速度,最后,在MATLABCUDA混合平台上开发了并行计算程序。数值算例表明:相同计算平台下的该方法相比多点同步算法获得了104.2倍的加速;相比PCG法逐个求解方案减少了18%的迭代次数,获得了1.21倍的加速。 展开更多
关键词 Seed-PCG法 多右端项线性方程组 随机振动 GPU并行计算 列车-轨道-地基土耦合模型
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路基不均匀沉降下列车-有砟轨道-路基三维耦合系统动力响应分析 被引量:8
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作者 肖源杰 周思嘉 +5 位作者 畅振兴 毛建锋 华文俊 徐炳隆 王卫东 秦怀兵 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期4763-4776,共14页
基于多体动力学与有限单元法建立列车-有砟轨道-路基三维耦合系统精细化数值模型,并提出一种新的迭代方法,将路基余弦型不均匀沉降作为位移边界条件,通过判断轨道结构与路基结构间的接触状态,研究路基不均匀沉降和列车荷载共同作用下的... 基于多体动力学与有限单元法建立列车-有砟轨道-路基三维耦合系统精细化数值模型,并提出一种新的迭代方法,将路基余弦型不均匀沉降作为位移边界条件,通过判断轨道结构与路基结构间的接触状态,研究路基不均匀沉降和列车荷载共同作用下的轨道结构伴随性变形,计算列车动力响应、轮轨接触力和轨枕与道砟间的接触力等,进而模拟分析不同波长和幅值的不均匀沉降对上述动力响应和轨枕空吊等病害的影响,揭示路基不均匀沉降与钢轨变形之间的映射关系。研究结果表明:轨道结构伴随性变形随路基沉降幅值的增大而增大,且在一定沉降范围内引发轨枕空吊等病害;耦合系统结构动力响应随路基沉降幅值的增大而增大;随沉降波长增大,轮重减载率和轮轨力减小,而车体竖向加速度呈现先增大后减小的变化趋势,并存在10 m左右的敏感波长使得车体竖向加速度最大;路基不均匀沉降可加剧轨枕和有砟道床间的相互作用,进而加剧沉降发展。 展开更多
关键词 有砟轨道 路基不均匀沉降 列车-轨道-路基耦合系统 轨枕空吊 动力响应 轨道不平顺
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