车辆_道岔系统横向振动特性研究

地铁道岔区段道床板振动特性分析随着社会的发展，轨道交通的优势越来越明显，对国家经济发展发挥了很重要的作用。

但是随着城市地铁的大规模兴建，地铁运行过程中产生的振动和噪声问题也越来越严重。

列车运行时，会造成钢轨和道床板的振动，如果振动过大，不但会对周围居民生活及环境造成较大的影响，还会缩短道岔区段扣件和钢轨的使用寿命，进而直接影响列车的行驶安全。

因此，道岔区段减振降噪设计是城市地铁面临的一个重要课题。

地铁停车场咽喉区道岔较多，线路复杂，列车轮轨与钢轨相撞会产生较大激励。

地铁道岔区段的振动较复杂，因此对周围居民的居住舒适度影响更大，削弱建筑的适用属性[1-2]。

研究者们对道岔区段振动特性进行了大量的研究工作，得出许多很有用的研究成果，对道岔区段的减振降噪设计提供了理论指导。

列车运行过程中引起的道岔段地面振动大于直线段，因此，道岔区段的减振和隔振防护很重要[3]。

现阶段，国外研究者多利用工程措施改变结构本身的自振频率和结构刚度，达到减振降噪的目的，也有通过实验模拟分析列车运行时道岔区段的振动特性及传播规律[4-6]。

“凡是不受制约的权力，必定被滥用；权力被滥用，必然导致政治腐败……权力行使者如能按照人民的意志行使权力，或者权力所有者能够控制权力的行使，防止权力滥用，权力就成为为人民谋利益的工具。

相反，如果权力行使者脱离权力所有者的监督和制约，人民给予的权力就会成为少数人牟取私利的工具”［42］。

女贪官腐败也是如此，监督制约乏力是其形成的一个重要原因。

目前，在国内研究中，面临实地研究不足，缺乏试验数据，地铁车辆运行时振动预测模型不适用等情况[7-8]。

列车通过道岔区段时，车轮和轨道的耦合振动，经钢轨传到路基，直至传递到地面；振源距离部分上盖建筑往往较近，进而导致地铁上盖建筑的振动可能超过标准限值[9-10]。

某地铁车辆段的现场测试结果表明，当列车以规定速度通过时，其正上方住宅楼的振动竟高达85 dB[11]。

高速铁路道岔的振动与噪声控制技术研究高速铁路的发展已经成为现代交通领域的重要组成部分。

然而，高速列车在运行过程中会产生振动和噪声，对列车乘客、附近居民以及环境造成不利影响。

因此，研究和应用高速铁路道岔的振动与噪声控制技术变得至关重要。

高速铁路道岔是连接不同方向铁轨的关键设备，负责实现列车的转向。

然而，由于道岔结构复杂、高速运行时的受力情况复杂以及列车在经过道岔时产生的振动和噪声难以避免，通过研究和应用振动与噪声控制技术可以有效减少振动和噪声产生，提高乘客的乘坐舒适度以及减少对周围环境的影响。

首先，应根据道岔结构的特点和振动噪声的传导途径，进行系统的振动与噪声分析。

可以使用有限元分析方法对道岔结构进行建模，预测振动和噪声的产生和传播情况。

通过对模型的分析，可以定位振动与噪声的主要来源，有针对性地制定控制策略。

其次，可以采取一些传统的振动与噪声控制技术进行改进与应用。

例如，在道岔关键部位安装减振垫或减振橡胶，可以有效地吸收振动能量，减少振动和噪声的产生。

此外，通过对道岔材料的选择和优化设计，可以降低振动和噪声的传导性能。

更重要的是，合理设置道岔的几何形状和布置方式，可以减少列车与道岔之间的摩擦和碰撞，从而减少振动和噪声的产生。

此外，近年来，随着科技的不断进步，新型的振动与噪声控制技术也在逐渐应用于高速铁路道岔。

例如，可以采用主动振动控制技术，在道岔结构上安装振动传感器和执行器，通过控制信号实现对振动的主动抑制。

这种技术可以根据振动的特点和传播规律，实时调整控制策略，达到最佳的振动控制效果。

另外，结构优化也是振动与噪声控制的重要手段之一。

通过对道岔结构的重新设计和优化，可以降低强制激励和共振效应，从而减少振动和噪声的产生。

在优化设计过程中，可以运用一些先进的优化方法和算法，例如遗传算法、人工神经网络等，以实现最佳的结构性能。

除了对道岔结构本身的振动与噪声控制，在列车运行过程中，还可以通过优化列车的动力学特性和运行参数，减少振动和噪声的产生。

摘 要随着国内货运铁路扩能改造进程的不断推进，我国既有铁路向着大轴重、高牵引和密运行的重载铁路方向持续发展。

当前重载铁路线大多分布于中西部地区，为了适应山高陡坡和复杂多变的地质特征，既有线设计时设置了大量的曲线高墩桥梁。

由于高墩桥梁的横向抗弯线刚度较小，重载列车通过曲线桥梁时会产生更大的横向离心力，导致曲线高墩桥梁的横向振动响应增大，对重载列车的正常通行产生一定程度的影响。

因此，论文以重载铁路曲线高墩桥梁为研究对象，结合理论分析和运营性能试验，开展了重载铁路在役曲线高墩桥梁在重载列车运输条件下的横向振动性能研究。

主要研究成果如下：（1）建立了重载铁路典型在役高墩桥梁的弹塑性动力有限元模型，考虑不同的桥墩高度分析了桥梁的自振频率变化规律；进而考虑不同运行速度和轴重的过桥列车荷载作用，开展了重载列车过桥的车桥耦合动力时程分析，包括横向振幅和横向加速度等动力响应规律。

研究结果表明：随着车速的增加，桥跨跨中横向振幅呈增大趋势，而墩顶横向振幅与速度相关性较小；随着轴重的增加，墩顶横向振幅比跨中横向振幅增长幅度大。

（2）建立了不同曲线半径重载重载铁路曲线高墩桥梁的动力有限元模型，分析不同轴重、行车速度等因素对各种曲线半径高墩桥梁横向动力响应的影响规律，得到了不同曲线半径高墩桥梁的横向振幅和横向加速度动力响应的变化特点及规律。

研究结果表明：曲线高墩桥梁横向振幅在达到设计车速80 km/h时幅值最小；曲线高墩桥梁的横向振幅及横向加速度与轴重呈正相关；而曲线高墩桥梁的横向振幅及横向加速度与曲线半径呈负相关。

（3）选取在役重载铁路典型曲线高墩桥梁开展动力性能试验并与前述数值模拟分析结果进行对比，进一步验证曲线高墩铁路桥梁在重载运输条件下的动力性能及响应规律。

研究结果表明：选取的重载铁路桥梁能满足重载列车安全运行，试验数据验证了计算模型的正确性与适用性。

关键词：重载铁路；曲线高墩桥梁；曲线半径；动力时程分析；横向振动性能；横向振幅AbstractWith the continuous progress of the expansion and reconstruction of freight railway, the existing railways in China are developing towards the direction of heavy load railway with large axle load, high traction and dense operation. At present, most heavy-duty railway lines are distributed in the central and western regions. In order to adapt to the high and steep slopes of mountains and the complex and changeable geological features, a large number of curved pier Bridges have been set up in the design of existing railway lines. Because the transverse bending line stiffness of the bridge with high piers is small, the transverse centrifugal force will be greater when the heavy load train passes the curved bridge, resulting in the increase of the transverse vibration response of the bridge with high piers with curves, which has a certain degree of influence on the normal passage of the heavy load train. Therefore, this thesis studies the transverse vibration performance of the curved high-pier bridge in service under the condition of heavy load train transportation by taking the curved high-pier bridge of heavy load railway as the research object, combining with theoretical analysis and operation performance test. The main research results are as follows:(1)The elastic-plastic dynamic finite element model of a typical bridge with high pier in service is established. Then, considering the load action of the crossing train with different running speed and axle weight, the vehicle-bridge coupling dynamic time-history analysis of the crossing train with heavy load is carried out, including the dynamic response laws such as transverse amplitude and transverse acceleration. The results show that the transverse amplitude of the bridge increases with the increase of the vehicle speed, but the correlation between the transverse amplitude and the velocity is small. With the increase of axle weight, the transverse amplitude of pier top increases more than that of mid-span.(2)Established different curve radius overloaded overload dynamic finite element model of railway curve of high pier bridge, analysis of all kinds of different axle load, speed and other factors on the curve radius of the influence law of high bridge piertransverse dynamic response, the different curve radius of high bridge pier transverse and lateral acceleration amplitude change characteristics and regularity of dynamic response. The results show that the transverse amplitude of curvilinear bridge with high pier is the smallest when it reaches the design speed of 80 km/h. The transverse amplitude and transverse acceleration of curved high pier bridge are positively correlated with the axial weight. The transverse amplitude and lateral acceleration of curved pier bridge are negatively correlated with the curve radius.(3)A typical curvilinear high-pier railway bridge in service was selected to carry out dynamic performance test and compared with the above theoretical analysis results to further verify the dynamic performance and response law of curvilinear high-pier railway bridge under the condition of heavy load transportation. The results show that the selected heavy-load railway bridge can satisfy the safety of heavy-load trains, and the test data verify the correctness and applicability of the calculation model.Key words: heavy haul railway, high pier curved bridge, curve radius, dynamic time-history analysis, lateral vibration performance, lateral vibration目 录第一章绪论 (1)1.1 研究的背景及意义 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究意义 (3)1.2 国内外研究现状 (3)1.2.1 桥梁横向振动研究 (3)1.2.2 曲线桥梁研究现状 (5)1.2.3 高墩桥梁研究现状 (6)1.3 本文主要研究内容 (7)第二章重载铁路曲线高墩桥梁横向振动性能理论研究 (9)2.1 重载铁路曲线高墩桥梁设计基本理论 (9)2.1.1 高墩设计 (9)2.1.2 重载铁路曲线桥梁设计基本理论 (11)2.2 动力性能参数的确定 (13)2.2.1 横向自振频率 (13)2.2.2 横向振幅 (15)2.2.3 横向加速度 (18)2.3 桥墩动力参数理论计算 (18)2.3.1 桥墩横向动力参数 (18)2.3.2 桥墩墩顶横向水平位移 (19)2.4 本章小结 (21)第三章不同运行条件下重载铁路高墩桥梁横向动力性能分析 (23)3.1 有限元模型模态分析 (23)3.1.1 钢筋混凝土矩形板式低墩铁路桥梁 (23)3.1.2 矩形高墩铁路桥梁 (25)3.2 不同车速下重载铁路桥梁横向动力响应分析 (27)3.2.1 横向振幅 (28)3.2.3 横向加速度 (32)3.3 不同轴重作用下重载铁路桥梁横向动力响应分析 (33)3.3.1 横向振幅 (33)3.3.2 横向加速度 (35)3.4 不同墩高重载铁路桥梁横向动力响应分析 (37)3.4.1 横向振幅 (38)3.4.2 横向加速度 (39)3.5 本章小结 (40)第四章曲线半径对重载铁路高墩桥梁动力性能影响研究 (41)4.1 曲线桥梁动力模型建立与基频分析 (41)4.2 小半径曲线桥梁动力性能分析 (44)4.2.1 不同车速下小半径曲线桥梁动力响应分析 (44)4.2.2 不同轴重列车作用下小半径曲线桥梁动力性能分析 (48)4.3 不同曲线半径高墩桥梁动力性能研究 (50)4.3.1 横向振幅 (50)4.3.2 横向加速度 (51)4.4 本章小结 (53)第五章重载铁路曲线高墩桥梁运营性能试验 (54)5.1 试验测试内容及测点布置 (54)5.2 运营性能试验测试结果统计 (55)5.3 运营性能试验测试与理论分析结果对比 (58)5.2.1 跨中横向振幅 (58)5.2.2 跨中横向加速度 (61)5.2.3 桥墩墩顶横向振幅 (63)5.4 本章小结 (64)第六章结论与展望 (66)6.1 结论 (66)6.2 展望 (67)参考文献 (68)致谢 (72)个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 (73)第一章 绪 论1.1 研究的背景及意义1.1.1 研究背景上个世纪中期，因经济的快速复苏，交通行业也蒸蒸日上，激烈的市场环境促进了高效的运输方式的发展。

高铁车辆振动控制研究一、前言高铁作为交通行业中最受欢迎的快速交通工具之一，其运行速度和始发与终点之间的时间成本都大大缩短了。

但是，高铁车辆振动方面的问题也受到了广泛的关注。

高速铁路上由于因为瞬间的速度变化和弯道等因素，使得车体不可避免的会出现振动。

这种振动一方面会影响列车的舒适性，另一方面还会对车辆的安全性产生不良影响。

因此，以高铁车辆振动控制技术的研究不仅有助于提升列车行驶的舒适性，更重要的是有助于提高列车的安全性指标。

二、高铁车辆振动的分类高铁列车的振动分为两种类型，即弯道振动和平直路振动。

不同类型的振动会对列车性能产生不同的影响。

（一）弯道振动在高速行驶时，弯道上的速度偏离直线运动速度可能导致列车出现侧向振动，这种振动会引起列车的侧向滑动。

由于弯度半径的变动和相对速度的变化，弯道振动对车体的挠曲和扭转都会产生影响。

（二）平直路振动在高速行驶的平直路上，车体同时会出现横向和纵向振动，这种振动主要由轮对、车轮、轴箱和悬挂系统等因素共同作用而产生。

这种振动不仅会影响列车的舒适性，还会对车辆的结构和机械性能产生不良影响。

三、高铁车辆振动控制的方法在高铁车辆振动控制方面，可以采用以下方法：（一）减震减震是通过在车体悬挂系统、车轮、轴箱和车体等部位安装弹簧和减震器，减少车体振动对车体的影响。

如采用空气弹簧悬挂系统，会使车体受调节的阻尼力越来越小，实现车体在转弯时的动态性能控制。

（二）主动控制方法主动控制方法是通过对车体的动力系统进行控制，减少车体的振动和噪声。

这种方法可以从机械模型、控制方法和调节器等方面实现车体的主动振动控制。

（三）有限元仿真有限元分析可以模拟不同状态下的车辆振动，预测车辆振动对驾驶员、乘客和建筑结构产生的影响。

这种方法可以用于高速铁路系统的系统性能分析和优化设计。

四、高铁车辆振动控制的优势高铁车辆振动控制技术可以从以下方面提升列车过路舒适度和安全性：（一）减少车体与轨道之间的摩擦，缩短列车加速和制动的响应时间，从而提高列车的安全性指标。

浅纖麵假麵线满囱麵速瘸的趨制重刘磊(中国铁路上海局集团有限公司杭州工务段，浙江杭州310009 )摘要：我国既有线铁路绝大多数都是客货混跑，道岔区段养护维修质量不高，曲线超高的设置矛盾颇多。

随着电气化改造完成提速后，列车快速通过道岔和曲线时，由轨向、复合不平顺、连续小高低、焊缝病害、曲线 地段欠超高等引起的横向加速度晃车越来越多。

本文通过以梅峰站为例，根据晃车仪、轨检车数据，结合波形 图和现场人工检查情况，对道岔区段及曲线横向加速度扣分进行分析，找出具体原因，介绍橫向加速度的整治 方法，以便指导现场铁路工务养护维修作业人员进行横向加速度超限整修。

关键词：道岔；曲线；轨向；超高；横向加速度中图分类号：U224.1 文献标识码：B文章编号：1674-2427 ( 2019 ) 03-0005-08宣杭铁路建成于1992年，2004年铺设无缝线路，是一条客货共线的既有线。

其中梅峰站是宣杭铁路 上的一个中间站。

2017年初根据宣杭铁路泗杭电气 化改造工程需要，车站到发线有效长度延长至1050 米及以上，电气化范围内站后运营设备按电气化要 求配套进行改造，梅峰站于2017年末完成股道、道 岔大修更换。

内燃机车改为电气机车牵引后，伴随 着线路速度的提高，对轨道平顺性要求也更高。

梅峰站杭端下行道岔依次是N10 (专线7623 P60-1/12 顺向右开）、N8(专线 7623 P60-1/12 逆 向右开）、N2 (专线7623 P60-1/12左开顺向）道 岔。

下行梅峰N2、8岔和上行梅峰N4、6岔构成1组菱形交叉渡线，菱形道岔为专线7623 P60-6号，辙叉长度3582mm,全长21190mm。

梅峰N2岔尖轨 尖31米直线后转为下行K154.049-丨55.093曲线，全 长1043.96m,左旋方向，曲线半径1200m,缓和曲线 150m,超高丨00mm,铺设时间为2004年，最近一 次更换时期为2013年9月。