[发明专利]一种轨枕综合优化设计方法

权利要求书

1.一种轨枕综合优化设计方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤A：将轨枕质量和轨道结构参数作为变量进行综合仿真实验；运用正交抽样的方法确定动力学仿真实验方案，设置动力学响应指标参数，设置优化的约束条件，运用灰色关联法进行目标函数的设置进而选择最优的轨枕质量与使整体轨道结构动力学响应最低的轨道结构参数；

步骤B：确定轨枕长度、轨枕底面宽度、轨枕顶面宽度和轨枕高度的优化区间，以上述条件的优化区间作为变量区间，以轨枕轨下和枕中的弯矩要求、步骤A中给出的轨枕质量作为轨枕设计的约束条件，求得最大轨枕承载能力作为目标函数，寻找出此种质量下的最大承载能力的轨枕大致尺寸，再根据轨枕结构的几何连续性、质量约束和有限元计算轨枕局部应力分析从而得到轨枕的详细尺寸；

步骤C：将步骤B设计出特定轨枕质量下的详细尺寸返回到步骤A中，进行整体轨道结构动力学优化，输出优选的轨枕质量和轨道结构参数，判断本次输出质量与上次输出质量是否完全相同，若完全相同，则直接输出质量与配套刚度值；若不完全相同，则将与上次输出的不同质量返回到步骤B中进行轨枕的优化设计，之后进行步骤C的判定，直到输出完全相同的质量和配套刚度值。

2.根据权利要求1所述的一种轨枕综合优化设计方法，其特征在于：步骤A包括以下步骤：A1、将轨枕质量、轨道结构参数作为变量，确定变量范围，选取各变量的水平数，通过正交抽样方式生成仿真实验方案；A2、设置动力学响应参数，设置优化的约束条件进行多体动力学仿真；A3、运用灰色关联法进行轨道动力学响应的优化，进而得到最优的质量和配套的轨道结构参数。

3.根据权利要求1所述的一种轨枕综合优化设计方法，其特征在于：步骤B包括以下步骤：B1、确定轨枕长度、轨枕底面宽度、轨枕顶面宽度和轨枕高度这些变量的优化区间；B2、以配筋要求、轨枕轨下和枕中的弯矩要求、 步骤A中给出的轨枕质量作为轨枕承载能力设计的约束条件；在保证轨下承载能力的前提下以轨中的承载能力设计值最大作为目标函数，计算得出承载能力最优的轨枕，给出大致轨枕尺寸；B3、结合轨枕结构的几何连续性、质量约束条件和有限元局部应力仿真分析从而得到轨枕的详细尺寸。

4.根据权利要求3所述的一种轨枕综合优化设计方法，其特征在于：步骤B1包括以下步骤：B11、根据轨枕轨下和枕中要承受的截面荷载弯矩比例系数确定轨枕长度的优化区间取值；B12、根据道床顶面压应力限值确定轨枕底面宽度下限值，通过捣固的最小需要宽度确定轨枕底面宽度的上限值，获得轨枕下截面的优化区间；B13、梯形截面在受弯承载时具有很好的承载效果，所以顶面宽度以底面宽度为上限值，以顶面压力限值作为顶面宽度的下限值，获得顶面宽度的优化区间；B14、以混凝土轨枕高跨比来确定轨枕高度的优化区间。

5.根据权利要求3所述的一种轨枕综合优化设计方法，其特征在于：步骤B2包括以下步骤：B21、以步骤A最优方案中的质量作为轨枕承载能力设计中的质量约束条件；B22、轨枕轨下和枕中的弯矩设计要求和配筋规范要求作为轨枕承载能力设计的约束条件；B23、在满足轨下承载能力的情况下，以枕中承载能力最大作为目标函数进行设计。

6.根据权利要求1所述的一种轨枕综合优化设计方法，其特征在于：步骤C包括以下步骤：C1、将步骤B中设计出的最优轨枕质量下的详细尺寸返回到步骤A中，在此种质量下的轨枕详细尺寸发生改变后继续重复步骤A进行一次整体轨道结构的动力学优化，输出优化后的包括轨枕质量和轨道结构参数的方案；C2、如果此次输出质量与上次输出质量完全相同，则输出此方案；如果此次输出质量与上次输出质量不完全相同，则将这些不同的质量反馈到步骤B中继续进行轨枕设计优化，直至输出的质量完全相同，输出最优方案。