遂渝线路基上板式轨道动力性能计算及评估分析
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力 、轮轨横 向力 、脱 轨 系数 、轮重 减载 率 、线路 横 向稳定 性 系数 、钢 轨 支 点 压 力 、Ｃ 砂 浆 动 应 力 、 Ａ 钢 轨垂 向位 移 、动态 轨距 扩大 、轨 道板 位移 、路基 面位移 、路 基 面动应 力等 指标 来评 价＿ 。 ５ ］
１ 列车一 路基上板式轨道动力学模型
Ｖｏ ． ７ ＮＯ ４ １２ ．
Ｊ ｌ， ２ ０ ｕｙ ０６
遂 渝线 路基 上板 式轨 道 动 力 性 能 计 算 及 评 估 分 析
蔡 成 标 ，翟 婉 明 ，王 开 云
（ 西南交通大学 牵 引动力 国家重点实验 室 ，四川 成都 ６０３） １ ０ １
摘
要 ：遂 渝线 是客货共线铁 路 ，客车 最高速 度为 ２０ ｋ ・ｈ 。 ０ ｍ ＿ 、货 车最高 速度 为 １０ｋ ・ｈ 。运用 车 ２ ｍ
辆一轨道耦合动力学理论 ，在 各种列车运营条件下 ，对无 碴轨 道综合试 验段 内路基 上板式 轨道进行 动力 学性能
分析评估 。分析结果表 明 ：速度较 低重载 货车作 用下 的轮 轨动作 用力 及轨 道变形 要 比快 速 客车作 用下 大得 多 ， 但都没有超过各 自的限值标 准 ；机车车辆的脱轨系数最大值小 于 ０８ ． 、轮重减 载率最 大值 小于 ０ ６ ． ，行 车的安全 性能够得到保证 ；线路横 向稳 定性 系数均小于 ０ ７ ． ，线路 的动态稳定性优 良；Ｃ Ａ砂浆最 大动 应力 为 ０ ２ ６ＭＰ ， ． ０ ａ 小于 １０ＭＰ ． ａ的容许 应力 ，路 基面动应力最大值为 ０ ０ ３ＭＰ ，小 于 ０ １ ａ的容许 应力 ；路 基不 均匀沉降限 ． ９ ａ ．８ ＭＰ 值 由客车的舒适性指标控制 ，数值 应控 制在 ２ ｍ／ ０ｍ 以下 。 Ｏｒ ２ ａ
大复杂的系统工程 ，我 国对此还缺乏系统可靠 的设 计、施工 、监理、运营 以及养护维修等经验 ，对于 无碴 轨道 在列 车荷 载作 用下 的振 动特 性 、变形 特性
以及 运用 安全 性更缺 乏 足够 的理 论 和试 验 研究 。为
此 ，我 国在遂渝线铺设了无碴轨道综合试验段 ，试
验 段 全 长 １． ３ｋ ２ ６ ｍ，规 模 适 中 ，涵 盖 了线 、桥 、
项 目 （Ｒ ４ ２ Ｉ Ｔ０ ５ ）
作者简介 ：蔡成标 （ ９３ ） １ ６一 ，男 ，浙江东 阳人 ，研究员 ，博士 。
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１ ８
中
国
铁
道
科
学
第 ２ ７卷
车体
Ｊ 二系 挂 挂
彝口 袁 袁 ９ 袁 系 ０ ０ 一 轮 对
臼 串守 审 岳 幸审审每宰审件
Ｃ Ａ砂 浆 底座 路基
幸 ｆ 车 幸 幸 幸 车二亭 幸 车 车 幸 幸兰 申 车 幸 每 幸 幸 『 轨 道板 【 申 幸 【 申 亭 车 专 【 车 阜 申 【 ； 辜 』 』 车 三
隧、站等工程。试验段内选择铺设 了目前国际上较 为成熟先进的板式轨道和双块式轨道。本文结合遂 渝线无碴轨道工程，应用车辆一轨道耦合动力学理
论 Ⅲ ，对试 验段 内路 基 上板式 轨 道 的动力 学性 能进 行 分析评 估 。
度 。图 １ 为列车一路基上板式轨道空间耦合动力学 模型示意图，根据刚体 、弹性梁 、弹性地基板的振 动理 论列 出 的动力 学方 程参见 文 献 ［—４ 。 ２ ］ 路基 上 板 式 轨 道 的 动力 学 性 能 可 用 轮轨 垂 向
关键词 ：遂渝线 ；路基刚度 ；不均匀沉降 ；板式轨道 ；动力性能 ；评估 中图分类号 ：Ｕ２ ３ ２ ２ １． ４ ：Ｕ２ ３２ ２ １ ． １ ；Ｕ２ １ ５ １． 文献标识码 ：Ａ
目前德 国 、 日本 等铁 路发 达 国家广 泛采 用 了稳 定性 好 、耐久 性 强 、刚度 均匀 、维 修工 作量 少 的无 碴轨 道技 术 。但是 ，新 型无 碴轨 道 的应用 是 一个 庞
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第２卷， ４ ７ 第 期
２ ００ ６年 ７月
文 章 编 号 ：１ ０—６ ２ （０ ６ ４０ １－５ ０ １ ３ ２ ０ ）０ —０ ７０ ４
中 国 铁 道 科 学
ＣＨＩ ＮＡ ＲＡＩ ＬＷ ＡＹ ＣＩ Ｓ ＥＮＣＥ
遂 渝线 路基 上 （ 普通 型 ）板 式轨 道 由钢轨 、弹
性 分 开式扣 件 、充 填 式 垫板 、轨 道板 、Ｃ 砂 浆 调 Ａ
收 稿 日期 ：２０ — １１ ０ ６０ —８
基金项 目：国家 自 然科学基金创新研究群体项 目 （０ ２ ５ ３ ；国家博士学科点基金资助项 目 （０ ３ ６３ １ ） ５ ５ １０ ） ２０ ０ １０ １ ；教育部创新 团队发展计划
亭 幸 幸 事 幸 幸 Ｊ 幸 幸 睾 申幸： 申 牟 幸 丰 串 Ｉ 丰 幸 亭 幸 幸 Ｉ 幸 幸 亭 每 幸 幸 ＝ Ｊ 幸
上四边 自由的双向弯曲弹性薄板 ，钢轨与轨道板之 间 的扣件 、轨 道板 与混凝 土底 座之 间 的 Ｃ Ａ砂 浆 均 简 化 为弹性 联结 。对 车体 、前 后构 架及 轮对 考虑 垂
向 、横 向 、沉 浮 、点 头 、侧滚 、摇 头 自由度 ，对 左 右 股钢 轨考 虑垂 向 、横 向及 转 动 自由度 ，对 轨道板 及 混凝 土底 座考虑 垂 向弯 曲 、横 向平 动及 转动 自由
整层、凸形挡台、混凝土底座等组成 。 在建立列 车一路基上板式轨道耦合动力学模型 时 ，将机 车 车辆视 为多 刚体 系统 ，钢 轨视 为按 实际
扣 件节点 间距 布置 的弹性点 支承 基础 上 的 Ｂ ｒｏ ｌ ｅｎ ｕ— ｌＥ ｌ 梁 ，轨道 板及 混凝 土 底 座 均 视 为 弹 性 基 础 ｉ ｕｅ — ｒ
１ 列车一 路基上板式轨道动力学模型
Ｖｏ ． ７ ＮＯ ４ １２ ．
Ｊ ｌ， ２ ０ ｕｙ ０６
遂 渝线 路基 上板 式轨 道 动 力 性 能 计 算 及 评 估 分 析
蔡 成 标 ，翟 婉 明 ，王 开 云
（ 西南交通大学 牵 引动力 国家重点实验 室 ，四川 成都 ６０３） １ ０ １
摘
要 ：遂 渝线 是客货共线铁 路 ，客车 最高速 度为 ２０ ｋ ・ｈ 。 ０ ｍ ＿ 、货 车最高 速度 为 １０ｋ ・ｈ 。运用 车 ２ ｍ
辆一轨道耦合动力学理论 ，在 各种列车运营条件下 ，对无 碴轨 道综合试 验段 内路基 上板式 轨道进行 动力 学性能
分析评估 。分析结果表 明 ：速度较 低重载 货车作 用下 的轮 轨动作 用力 及轨 道变形 要 比快 速 客车作 用下 大得 多 ， 但都没有超过各 自的限值标 准 ；机车车辆的脱轨系数最大值小 于 ０８ ． 、轮重减 载率最 大值 小于 ０ ６ ． ，行 车的安全 性能够得到保证 ；线路横 向稳 定性 系数均小于 ０ ７ ． ，线路 的动态稳定性优 良；Ｃ Ａ砂浆最 大动 应力 为 ０ ２ ６ＭＰ ， ． ０ ａ 小于 １０ＭＰ ． ａ的容许 应力 ，路 基面动应力最大值为 ０ ０ ３ＭＰ ，小 于 ０ １ ａ的容许 应力 ；路 基不 均匀沉降限 ． ９ ａ ．８ ＭＰ 值 由客车的舒适性指标控制 ，数值 应控 制在 ２ ｍ／ ０ｍ 以下 。 Ｏｒ ２ ａ
大复杂的系统工程 ，我 国对此还缺乏系统可靠 的设 计、施工 、监理、运营 以及养护维修等经验 ，对于 无碴 轨道 在列 车荷 载作 用下 的振 动特 性 、变形 特性
以及 运用 安全 性更缺 乏 足够 的理 论 和试 验 研究 。为
此 ，我 国在遂渝线铺设了无碴轨道综合试验段 ，试
验 段 全 长 １． ３ｋ ２ ６ ｍ，规 模 适 中 ，涵 盖 了线 、桥 、
项 目 （Ｒ ４ ２ Ｉ Ｔ０ ５ ）
作者简介 ：蔡成标 （ ９３ ） １ ６一 ，男 ，浙江东 阳人 ，研究员 ，博士 。
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第 ２ ７卷
车体
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彝口 袁 袁 ９ 袁 系 ０ ０ 一 轮 对
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隧、站等工程。试验段内选择铺设 了目前国际上较 为成熟先进的板式轨道和双块式轨道。本文结合遂 渝线无碴轨道工程，应用车辆一轨道耦合动力学理
论 Ⅲ ，对试 验段 内路 基 上板式 轨 道 的动力 学性 能进 行 分析评 估 。
度 。图 １ 为列车一路基上板式轨道空间耦合动力学 模型示意图，根据刚体 、弹性梁 、弹性地基板的振 动理 论列 出 的动力 学方 程参见 文 献 ［—４ 。 ２ ］ 路基 上 板 式 轨 道 的 动力 学 性 能 可 用 轮轨 垂 向
关键词 ：遂渝线 ；路基刚度 ；不均匀沉降 ；板式轨道 ；动力性能 ；评估 中图分类号 ：Ｕ２ ３ ２ ２ １． ４ ：Ｕ２ ３２ ２ １ ． １ ；Ｕ２ １ ５ １． 文献标识码 ：Ａ
目前德 国 、 日本 等铁 路发 达 国家广 泛采 用 了稳 定性 好 、耐久 性 强 、刚度 均匀 、维 修工 作量 少 的无 碴轨 道技 术 。但是 ，新 型无 碴轨 道 的应用 是 一个 庞
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第２卷， ４ ７ 第 期
２ ００ ６年 ７月
文 章 编 号 ：１ ０—６ ２ （０ ６ ４０ １－５ ０ １ ３ ２ ０ ）０ —０ ７０ ４
中 国 铁 道 科 学
ＣＨＩ ＮＡ ＲＡＩ ＬＷ ＡＹ ＣＩ Ｓ ＥＮＣＥ
遂 渝线 路基 上 （ 普通 型 ）板 式轨 道 由钢轨 、弹
性 分 开式扣 件 、充 填 式 垫板 、轨 道板 、Ｃ 砂 浆 调 Ａ
收 稿 日期 ：２０ — １１ ０ ６０ —８
基金项 目：国家 自 然科学基金创新研究群体项 目 （０ ２ ５ ３ ；国家博士学科点基金资助项 目 （０ ３ ６３ １ ） ５ ５ １０ ） ２０ ０ １０ １ ；教育部创新 团队发展计划
亭 幸 幸 事 幸 幸 Ｊ 幸 幸 睾 申幸： 申 牟 幸 丰 串 Ｉ 丰 幸 亭 幸 幸 Ｉ 幸 幸 亭 每 幸 幸 ＝ Ｊ 幸
上四边 自由的双向弯曲弹性薄板 ，钢轨与轨道板之 间 的扣件 、轨 道板 与混凝 土底 座之 间 的 Ｃ Ａ砂 浆 均 简 化 为弹性 联结 。对 车体 、前 后构 架及 轮对 考虑 垂
向 、横 向 、沉 浮 、点 头 、侧滚 、摇 头 自由度 ，对 左 右 股钢 轨考 虑垂 向 、横 向及 转 动 自由度 ，对 轨道板 及 混凝 土底 座考虑 垂 向弯 曲 、横 向平 动及 转动 自由
整层、凸形挡台、混凝土底座等组成 。 在建立列 车一路基上板式轨道耦合动力学模型 时 ，将机 车 车辆视 为多 刚体 系统 ，钢 轨视 为按 实际
扣 件节点 间距 布置 的弹性点 支承 基础 上 的 Ｂ ｒｏ ｌ ｅｎ ｕ— ｌＥ ｌ 梁 ，轨道 板及 混凝 土 底 座 均 视 为 弹 性 基 础 ｉ ｕｅ — ｒ
