[發明專利]創建鐵路運輸用有砟軌道垂向動力模型的方法

在審

• 申請號: 201611193175.4
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN108228942A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 張宏民;趙巖;張志偉
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉

本發明公開了一種創建鐵路運輸用有砟軌道垂向動力模型的方法，其特征在于，包括如下步驟：選定待分析的有砟軌道模型所包含的分析參量，所述分析參量包括鋼軌、軌枕和道床；對所選定的分析參量分別進行受力分析，即分別列出鋼軌、軌枕和道床各自所對應的振動微分方程；設定每一分析參量所對應的分析參數值；基于ANSYS軟件的前處理模塊，創建有砟軌道的垂向動力模型并分析。本發明具有精度高、功能強、參數容易確定、計算簡便等優點，且能夠充分地考慮與所研究問題密切相關的影響因素。

技術領域

本發明涉及建模仿真技術，具體的說是涉及一種創建鐵路運輸用有砟軌道垂向動力模型的方法。

背景技術

隨著客運高速化和貨運重載化的發展，鐵路運輸在交通運輸體系中的地位越來越重要。而軌道結構作為鐵路運輸的基礎，在列車荷載的反復作用下，往往會出現扣件失效、軌枕吊空、路基不均勻沉降等不利缺陷。這些缺陷的存在對列車的安全運行十分不利，并極大地加快了軌道結構的疲勞損傷。

具體的由于軌道是鐵路、地鐵的主要技術設備之一，是行車的基礎，它直接承受由車輪傳來的荷載，并將其傳送給路基或橋隧等建筑物，同時還起著引導機車車輛平穩安全運行的作用。因此隨著鐵路技術的不斷發展，軌道結構也在不斷的改進和創新，但總的來說主要有兩種基本類型：傳統的有砟軌道和最近幾年伴隨著高速鐵路而產生的無砟軌道。有砟軌道具有鋪設方便、造價低、建設周期短、容易維修、幾何狀態易調整等眾多優點，是最早運用于鐵路運輸的軌道結構形式，也是當下世界鐵路軌道的主要結構形式。有砟軌道主要由鋼軌、扣件、軌枕、道床等其它附屬設備組成，具有組合性和散體性。在將近二百年的發展歷史中，有砟軌道動力模型歷經了形式上由簡到煩、功能上由少到多的發展過程，但總的來說可以分為集總參數模型、連續支承梁模型、離散點支承梁模型等；但是現有的仿真建模方法或者存在模型比較復雜，目前應用較少；或存在無法考慮軌道結構的不均性和不平順，不能用來研究軌道缺陷對軌道振動的影響等弊端。

發明內容

鑒于已有技術存在的缺陷，本發明的目的是要提供一種新型的鐵創建鐵路運輸用有砟軌道垂向動力模型的方法。

為了實現上述目的，本發明的技術方案：

創建鐵路運輸用有砟軌道垂向動力模型的方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、選定待分析的有砟軌道模型所包含的分析參量，所述分析參量包括鋼軌、軌枕和道床；

S2、對所選定的分析參量分別進行受力分析，即分別列出鋼軌、軌枕和道床各自所對應的振動微分方程；所述鋼軌、軌枕和道床各自所對應的振動微分方程分別為：

所述鋼軌的鋼軌振型坐標的常微分方程組

所述軌枕的振動微分方程

所述道床的振動微分方程

同時將式(1.15)、(1.18)及(1.21)綜合得到軌道結構的振動微分方程組，其階數為M+2N；

S3、設定每一分析參量所對應的分析參數值；其中部分參數可直接由經驗數據獲得，另一部分參數通過道床椎體受荷假設計算得到，其計算過程包括：

根據椎體重疊部分的計算高度h₀來判斷相鄰道床塊是否出現干涉現象，并據此選擇所要使用的計算公式，其中，h₀的具體形式如下

當h₀≤0時，相鄰道床塊之間無干涉現象，此時