[發(fā)明專利]考慮縱向振動(dòng)的車輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911025514.1
• 申請(qǐng)日: 2019-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN111046484B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱勝陽(yáng);羅俊;翟婉明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 成都時(shí)譽(yù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51250
• 代理人: 李正

本發(fā)明公開了一種考慮縱向振動(dòng)的車輛?軌道耦合動(dòng)力學(xué)分析方法，該方法通過獲取車輛參數(shù)、軌道參數(shù)和界面參數(shù)，以及讀取不平順樣本，并基于初始條件，先計(jì)算出車輛?軌道系統(tǒng)的位移和速度，進(jìn)而計(jì)算出車輛的牽引力矩、扣件縱向阻力、軌道板與CA砂漿界面的切向內(nèi)聚力、輪軌垂向力、輪軌縱向蠕滑力以及車輛子系統(tǒng)與軌道子系統(tǒng)的線性內(nèi)力，最后計(jì)算出車輛子系統(tǒng)和軌道子系統(tǒng)的加速度，同時(shí)在循環(huán)分析過程中，利用車輛子系統(tǒng)和軌道子系統(tǒng)的加速度更新車輛?軌道系統(tǒng)的位移和速度。本發(fā)明通過在車輛牽引加速運(yùn)行時(shí)，記錄動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)，直接反應(yīng)軌道結(jié)構(gòu)之間的縱向相互作用，可方便分析列車動(dòng)載荷作用下的軌道板和CA砂漿界面處損傷的萌生和演化過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵路工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及考慮縱向振動(dòng)的車輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)分析方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的車輛-軌道動(dòng)力學(xué)理論中，總是忽略軌道的縱向振動(dòng)，更不會(huì)考慮軌道結(jié)構(gòu)之間的縱向相互作用。實(shí)際上，在列車牽引/制動(dòng)條件下，在輪軌界面之間存在大的縱向蠕滑力，將導(dǎo)致軌道縱向振動(dòng)，并能夠通過扣件傳遞到至軌道結(jié)構(gòu)。特別是對(duì)于CRTS-II板式軌道系統(tǒng)而言，軌道板與CA砂漿之間的層間離縫已成為最常見的軌道病害之一，其中一個(gè)原因是溫度荷載，另一個(gè)原因是在列車動(dòng)荷載作用下，引起軌道結(jié)構(gòu)層間更顯著的剪切效應(yīng)。

因此，有必要提出一種考慮縱向振動(dòng)的車輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)分析方法，能夠反應(yīng)出軌道結(jié)構(gòu)之間的縱向相互作用，以及便于分析在列車動(dòng)載荷作用下的軌道板和CA砂漿界面處損傷的萌生和演化過程。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于：提供一種考慮縱向振動(dòng)的車輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)分析方法，實(shí)現(xiàn)車輛在牽引工況下的加速運(yùn)行，反應(yīng)軌道結(jié)構(gòu)之間的縱向相互作用，分析在列車動(dòng)載荷作用下的軌道板和CA砂漿界面處損傷的萌生和演化。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種考慮縱向振動(dòng)的車輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)分析方法，其包括以下步驟：

S1：獲取車輛參數(shù)、軌道參數(shù)和界面參數(shù)；

S2：設(shè)定積分步長(zhǎng)、運(yùn)行終止時(shí)間以及車輛-軌道系統(tǒng)的初始位移和速度，并讀取不平順樣本；

S3：利用步驟S2中讀取的不平順樣本，并基于快速顯示積分方法計(jì)算出下一時(shí)刻車輛-軌道系統(tǒng)的位移和速度；

S4：利用步驟S3中計(jì)算出的車輛-軌道系統(tǒng)的位移和速度，分別計(jì)算出車輛的牽引力矩、扣件縱向阻力、軌道板與CA砂漿界面的切向內(nèi)聚力、輪軌垂向力、輪軌縱向蠕滑力以及車輛子系統(tǒng)與軌道子系統(tǒng)的線性內(nèi)力；

S5：根據(jù)步驟S4計(jì)算出的牽引力矩、輪軌垂向力、輪軌縱向蠕滑力和車輛子系統(tǒng)的線性內(nèi)力，計(jì)算出車輛子系統(tǒng)的加速度；根據(jù)步驟S4計(jì)算出的扣件縱向阻力、軌道板與CA砂漿界面的切向內(nèi)聚力、輪軌垂向力、輪軌縱向蠕滑力和軌道子系統(tǒng)的線性內(nèi)力，計(jì)算出軌道子系統(tǒng)的加速度；

S6：記錄動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)；

S7：判斷分析時(shí)間是否達(dá)到設(shè)定的運(yùn)行終止時(shí)間，若未達(dá)到，則繼續(xù)執(zhí)行步驟S3至步驟S7，并將步驟S5中計(jì)算出的車輛子系統(tǒng)和軌道子系統(tǒng)的加速度代入步驟S3中，用于計(jì)算下一時(shí)刻車輛-軌道系統(tǒng)的位移和速度；若達(dá)到，則結(jié)束分析。

在本發(fā)明考慮縱向振動(dòng)的車輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)分析方法的步驟S4中，根據(jù)車輛子系統(tǒng)的速度，計(jì)算出牽引力矩。

扣件縱向阻力的計(jì)算方式為：

其中，F(xiàn)_Lm為扣件縱向阻力，x表示軌道緊固件的縱向位移，σ₀為x＝0時(shí)Dahl摩擦模型的摩擦曲線的斜率，(x_s,F_Lfs)被定義為參考狀態(tài)，能夠在運(yùn)動(dòng)過程中更新。