现代有轨电车—轨道结构耦合振动仿真方法与应用研究

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________工程硕士学位论文现代有轨电车—轨道结构耦合振动仿真方法与应用研究学位申请人：孙滨学科领域：交通运输工程校内导师：曾润忠教授校外导师：答辩日期：华东交通大71学02届工程硕士学位论文现代有轨电车—轨道结构耦合振动仿真方法与应用研究交通运输与物流学院独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下

2、进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守

3、此规定，本论文保密期年。学生本人签名日期校内导师签名日期校外导师签名日期摘要现代有轨电车—轨道结构耦合振动仿真方法与应用研究摘要为解决我国中小城市交通拥堵问题，就需要发展低能耗、短周期、小投资、绿色环保的公共交通方式，这也是目前国内大力发展有轨电车行业的重要原因。然而，随着有轨电车在我国的快速发展，也带来了许多较为突出的问题，比如车轨耦合振动问题、有轨电车动力学性能是否满足运行要求等。在此背景下，本文首先概述了以往使用多体动力学软件SIMPACK实现轮轨耦合的方法，针对以往耦合方法不能全面分析耦合系统振动响应的问题，利用钢轨的*.ftr文件并结合SIMPACK

4、的柔性轨道模块，提出一种多体动力学和有限元法相结合的轮轨耦合改进方法；进而建立了四模块“ADtranz”型有轨电车模型，分析车辆的动力学性能；最后利用本文轮轨耦合方法建立了现代有轨电车-无砟轨道-大地的耦合振动分析模型，对有轨电车诱发的大地振动传播规律进行研究，结果表明：（1）轮轨耦合改进方法不仅适用于车辆与大地间的耦合，也适用于车辆与桥梁间的耦合；（2）现代有轨电车的非线性临界速度为143km/h，该速度完全可以满足现代低地板有轨电车最高设计速度70km/h的运行要求；（3）车辆速度增加会使车体加速度振动响应明显增大，尤其是横向加速度振动响应；随着车速的增加

5、，车体竖向与横向平稳性指标均增大；当车速不小于30km/h时，相同速度下，车体横向平稳性指标均大于竖向平稳性指标，而当速度达到90km/h时，车辆横向平稳性指标达到2.843，已非常接近GB5599-85规定的最低平稳性等级的限值，因而在车辆减振设计时应重点关注车体横向振动情况；（4）现代有轨电车轮对的脱轨系数与轮重减载率均小于GB5599-85规定的第二限度值，表明该有轨电车具有良好的曲线通过性能；（5）大地表面振动在距轨道中心线大约10m的距离内迅速衰减，超过10m后衰减变缓；竖向传播的振动大约在深度为6m的范围内迅速衰减，超过6m衰减速度变缓；无论振动是

6、沿地表传播还是竖向传播，观测点的竖向振动均大于横向振动，因而在研究有轨电车诱发的大地振动问题时，应重点关注竖向振动情况；（6）距离振源越近，峰值频率越多，距振源最近的观测点主频为30.6Hz，这是由轨道不平顺激励引起的；随着距离的增加，峰值频率减少，主频变为6.3Hz，且各测点主频峰值相近，这与大地振动的频散特性相关，振动在大地传播时，低频振动衰减慢，高频振动衰减快；（7）大地表面振动在4Hz与6.3Hz时的衰减很慢，且在6.3Hz时会出现‘振动放I摘要大’现象，这是由于激振频率与大地主频（6.3Hz）相近的缘故。关键词：多体动力学，有限元，现代有轨电车，动力

7、学性能，耦合振动，轮轨耦合IIAbstractSTUDYONTHEAPPLICATIONOFASIMULATIONMETHODOFCOUPLEDVIBRATIONOFMODERNTRAMCARANDTRACKSTRUCTURESABSTRACTDevelopingpublictransportmodethathasacertainvolume,lowenergyconsumption,smallinvestment,shortcycleandenvironmentalprotectionisanimportantmeanstosolvethetrafficco

8、ngestionproblemofsm