[發明專利]一種鐵路軌道有砟道床厚度計算方法及系統

在審

• 申請號: 201811044048.7
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109117587A
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 王威;馮青松;萬旭民;雷曉燕;謝仁萍;甘宏;駱婷
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 張海青

1.一種鐵路軌道有砟道床厚度計算方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取鐵路軌道的設計參數；所述設計參數包括機車的靜輪載、車速、車輪直徑以及設計交通量；

根據所述設計參數計算設計輪載以及設計輪載作用的等效次數；

獲取地勘參數；所述地勘參數包括道床的彈性模量、路基土的類型、厚度、彈性模量以及抗壓強度；

獲取設計要求，并根據所述設計要求確定容許應力和容許變形；

根據所述地勘參數和所述容許應力計算路基偏應力；

根據所述設計輪載、所述設計輪載作用的等效次數、所述容許變形以及所述路基偏應力計算塑性應變因子以及累計沉降因子；

根據所述塑性應變因子以及所述累計沉降因子，確定鐵路軌道有砟道床的厚度。

2.根據權利要求1所述的有砟道床厚度計算方法，其特征在于，所述根據所述塑性應變因子以及所述累計沉降因子，確定鐵路軌道有砟道床的厚度，具體包括：

通過數值方法建立三維車輛-軌道-路基的數值有限元模型；

根據所述有限元模型計算不同狀態下的路基動應力響應；所述不同狀態表示所述鐵路軌道的設計參數以及不同的所述地勘參數的不同；

根據所述路基動應力響應、所述塑性應變因子以及所述累計沉降因子，建立對應關系數據庫；所述對應關系數據庫表為所述塑性應變因子以及所述累計沉降因子與所述鐵路軌道有砟道床的厚度的對應關系；

根據所述對應關系數據庫確定鐵路軌道有砟道床的厚度。

3.根據權利要求1所述的有砟道床厚度計算方法，其特征在于，所述根據所述設計參數計算設計輪載以及設計輪載作用的等效次數，計算公式為：

其中，P_設計為設計輪載；N為設計輪載作用的等效次數；P_靜輪為靜輪載；D_車輪為車輪直徑；V_車為車速；T_設計為設計交通量。

4.根據權利要求1所述的有砟道床厚度計算方法，其特征在于，所述根據所述地勘參數和所述容許應力計算路基偏應力，計算公式為：

式中，ε_容許為容許應力；σ_抗壓為抗壓強度；a、b、m為路基材料系數，高塑性黏土分別取1.2、0.18、2.4；低塑性黏土分別取1.1、0.16、2；低壓縮性粉土分別取0.84、0.13、2；高壓縮性粉土分別取0.64、0.1、1.7。

5.根據權利要求1所述的有砟道床厚度計算方法，其特征在于，所述根據所述設計輪載、所述設計輪載作用的等效次數、所述容許變形以及所述路基偏應力計算塑性應變因子以及累計沉降因子，計算公式為：

式中，A為面積常數，通常取值為1m²；L為長度常數，通常取值為1m；ρ_容許為設計期間路基層的容許沉降。

6.一種鐵路軌道有砟道床厚度計算系統，其特征在于，所述系統包括：

設計參數獲取模塊，用于獲取鐵路軌道的設計參數；所述設計參數包括機車的靜輪載、車速、車輪直徑以及設計交通量；

第一計算模塊，用于根據所述設計參數計算設計輪載以及設計輪載作用的等效次數；

地勘參數獲取模塊，用于獲取地勘參數；所述地勘參數包括道床的彈性模量、路基土的類型、厚度、彈性模量以及抗壓強度；

確定模塊，用于獲取設計要求，并根據所述設計要求確定容許應力和容許變形；

第二計算模塊，用于根據所述地勘參數和所述容許應力計算路基偏應力；

第三計算模塊，用于根據所述設計輪載、所述設計輪載作用的等效次數、所述容許變形以及所述路基偏應力計算塑性應變因子以及累計沉降因子；

厚度確定模塊，用于根據所述塑性應變因子以及所述累計沉降因子，確定鐵路軌道有砟道床的厚度。

7.根據權利要求6所述的有砟道床厚度計算系統，其特征在于，所述厚度確定模塊具體包括：

建模單元，用于通過數值方法建立三維車輛-軌道-路基的數值有限元模型；

計算單元，用于根據所述有限元模型計算不同狀態下的路基動應力響應；所述不同狀態表示所述鐵路軌道的設計參數以及不同的所述地勘參數的不同；

數據庫建立單元，用于根據所述路基動應力響應、所述塑性應變因子以及所述累計沉降因子，建立對應關系數據庫；所述對應關系數據庫表為所述塑性應變因子以及所述累計沉降因子與所述鐵路軌道有砟道床的厚度的對應關系；

厚度確定單元，用于根據所述對應關系數據庫確定鐵路軌道有砟道床的厚度。