高速鐵路軌道不平順功率譜及其與行車品質(zhì)關(guān)系研究.pdf

1、道不平順表征了軌道結(jié)構(gòu)的宏觀幾何狀態(tài)，是軌道結(jié)構(gòu)綜合性能和承載能力的重要體現(xiàn)。我國高速鐵路歷經(jīng)跨越式發(fā)展，已具備相當(dāng)規(guī)模，但存在著運(yùn)營時(shí)間短、管理經(jīng)驗(yàn)少等不足，對高速鐵路軌道不平順的基本特征及其與高速行車品質(zhì)關(guān)聯(lián)關(guān)系的認(rèn)識尚不深入細(xì)致，軌道不平順管理標(biāo)準(zhǔn)也處于試用階段，尚存在完善的空間。在此背景下，本文在總結(jié)和吸收前人研究成果基礎(chǔ)上，針對高速鐵路開展了軌道不平順功率譜及其與行車品質(zhì)關(guān)系的研究。
　　首先，綜合運(yùn)用數(shù)據(jù)預(yù)處理方法、功

2、率譜密度估計(jì)方法和曲線擬合方法，系統(tǒng)地研究了高速鐵路軌道不平順譜的構(gòu)建方法，編制了用于高速鐵路軌道不平順譜分析和構(gòu)建的程序TIPSDAC。在此基礎(chǔ)上，分別以200～250km/h和250～350km/h速度等級高速鐵路軌道不平順實(shí)測數(shù)據(jù)為例，獲得了典型高速鐵路的軌道不平順譜，并分析了其頻率特征，進(jìn)而與國內(nèi)外已有高速鐵路軌道譜進(jìn)行了對比分析。
　　然后，基于車輛-軌道耦合動力學(xué)理論，編制了用于分析高速行車動力性能的高速車輛-軌道（板

3、式軌道和有砟軌道）耦合動力學(xué)分析程序，并運(yùn)用商業(yè)軟件SIMPACK和現(xiàn)場動力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對自編程序進(jìn)行了驗(yàn)證，說明了仿真程序的正確性和可靠性。
　　接著，基于高速車輛-板式軌道耦合動力學(xué)模型，分析了諧波型和隨機(jī)型軌道不平順（高低、軌向、水平和軌距等）對高速車輛動力學(xué)性能的影響，具體包括單個(gè)諧波和連續(xù)諧波不平順的波長、幅值對各動力學(xué)指標(biāo)的影響規(guī)律，以及隨機(jī)不平順激擾下各動力學(xué)指標(biāo)在時(shí)域、頻域的變化特征。以250～400km/h為分析速

4、度域，針對單個(gè)諧波軌道不平順，計(jì)算分析了其在1～200m波長下的幅值限值和各波長限值的動力學(xué)指標(biāo)控制特性。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，提取了單個(gè)諧波和連續(xù)諧波軌道不平順中對行車品質(zhì)影響較大的敏感波長成分。
　　最后，在對比分析我國與國外高速鐵路軌道不平順管理標(biāo)準(zhǔn)差異的基礎(chǔ)上，提出一種利用高速鐵路軌道不平順譜估算隨機(jī)不平順限值的方法。應(yīng)用該方法，以中國高速鐵路無砟軌道不平順譜為輸入激擾，估算了我國典型高速車輛以250～400km/h速度在板式

5、無砟軌道上運(yùn)行時(shí)，軌道高低、軌向、水平和軌距不平順在四種管理等級下的幅值限值，并將所估算限值與單個(gè)諧波不平順（10m和40m波長）限值及國內(nèi)外高速鐵路軌道不平順管理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對比。此外，基于軌道隨機(jī)不平順限值的估算方法，對高速鐵路軌道不平順譜的限值問題進(jìn)行了研究，提出了250～400km/h行車速度域內(nèi)的高速鐵路軌道不平順譜建議限值，并說明了利用軌道譜限值評判線路平順狀態(tài)的方法。綜合以上分析，對我國高速鐵路軌道不平順管理標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步完善