[发明专利]一种基于低频激振条件下的轨道特性分析方法

说明书

本发明公开了一种基于低频激振条件下的轨道特性分析方法：包括以下步骤：S1:建立单自由度集总参数轨道模型，其中模型中的参振质量M由钢轨、轨枕参振质量组成，依据模型振动频率与轨道振动基频相等，并考虑模型等效弹簧刚度的原则确定；S2:在低频激振条件下，采用单自由度、两自由度或者三自由度集总参数模型求解钢轨和轨枕发生同相振动时位移和加速度以及轨枕与道床间的动压力；S3：通过上述分析计算轨道在振动情况下的枕上和枕下压力，判断轨道的安全性能是否满足设定要求，做出评价分析报告。

技术领域

本发明涉及轨道安全分析控制领域，尤其涉及一种基于低频激振条件下的轨道特性分析方法。

背景技术

随着客运高速化和货运重载化的发展，铁路运输在交通运输体系中的地位越来越重要。而轨道结构作为铁路运输的基础，在列车荷载的反复作用下，往往会出现扣件失效、轨枕吊空、路基不均匀沉降等不利缺陷。这些缺陷的存在对列车的安全运行十分不利，并极大地加快了轨道结构的疲劳损伤。

众所周知，实际铁路线路的几何状态受到众多因素的影响，如钢轨波浪形磨耗、伤损，轨枕间距不等、质量不一，道床和路基的刚度不均等，这些因素均存在着各种不确定性和随机性，它们综合作用，形成轨道随机不平顺。列车在轨道上行驶，由于轨道随机不平顺的客观存在，各轮轨接触力实际上为相干的随机载荷，其也是引起机车车辆和轨道结构随机振动的主要激励源。对于此类移动多点相干随机荷载作用下的振动问题，传统随机振动理论需要对每一频率点进行动刚度矩阵求逆等运算，计算量庞大，计算效率也极其低下，对于少量自由度的简单支承结构尚可进行求解，然而对于具有复杂自由度的实际工程结构求解起来却相当困难。

轨道结构作为铁路运输的基础，在上述随机轮轨力的长期反复作用下，往往会出现扣件失效、轨枕吊空、路基不均匀沉降等不利缺陷，这些缺陷的存在对列车的安全运行十分不利，并极大地加快了轨道结构的疲劳损伤。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于低频激振条件下的轨道特性分析方法：包括以下步骤：

S1:建立单自由度集总参数轨道模型，其中模型中的参振质量M由钢轨、轨枕参振质量组成，依据模型振动频率与轨道振动基频相等，并考虑模型等效弹簧刚度的原则确定；

S2:在低频激振条件下，采用单自由度、两自由度或者三自由度集总参数模型求解钢轨和轨枕发生同相振动时位移和加速度以及轨枕与道床间的动压力；

S3：通过上述分析计算轨道在振动情况下的枕上和枕下压力，判断轨道的安全性能是否满足设定要求，做出评价分析报告。

在S2中的单自由度集总参数轨道模型中总等效阻尼C在选定阻尼率以后依据轨道参振质量M和等效刚度K计算。

S2中三自由度集总参数模型时：根据道床等效参振质量M_b、道床等效参振刚度K_b、阻尼C_b、路基等效刚度K_f计算求解道床的位移和加速度响应。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的基于低频激振条件下的轨道特性分析方法，采用采用单自由度、两自由度或者三自由度集总参数模型求解钢轨和轨枕发生同相振动时位移和加速度以及轨枕与道床间的动压力大大简化了计算步骤，有效地解决了上述问题，实现了结构随机振动的精确高效计算。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的实施例的示意图。

具体实施方式