[发明专利]一种车辆-轨道耦合动力学模型修正方法

说明书

本发明提供了一种车辆‑轨道耦合动力学模型修正方法。该方法包括：建立车辆‑轨道耦合空间动力学模型，并对模型施加不平顺激励；根据选取的优化目标和现场实测结果建立模型修正的多目标函数；进行灵敏度分析，选取模型的多个材料参数，将其输入到前述的动力学模型中，计算多目标函数，挑选出对多目标函数影响较大的材料参数；根据挑选出的材料参数对模型进行修正，利用修正后的模型对车辆‑轨道耦合系统进行动力仿真研究。本发明的方法能够基于现场测试结果，选取动态响应作为修正目标，采用灵敏度分析和模型修正技术对仿真模型进行修正，可明显提高仿真结果的准确度，实现车辆‑轨道耦合系统动态响应的精准化仿真。

技术领域

本发明涉及轨道工程技术和模型修正领域，具体涉及一种车辆-轨道耦合动力学模型修正方法。

背景技术

轨道交通近几年来在我国得到迅速发展，高铁、地铁运营里程不断增加，重载铁路轴重不断增大，相应地，快速发展造成的轨道结构问题也越来越受到相关学者及运营部门的重视。

出于对轨道交通运营安全性考虑，目前进行轨道结构动态测试实施困难、测试方法繁琐且复杂，故多采用仿真模型对车辆-轨道耦合系统进行动态响应分析及振动机理等问题的研究工作，但是在建模过程中材料参数的取值存在一定缺陷，例如悬挂系统和扣件的刚度、阻尼多为实验室静态测试结果，与实际运营时动态刚度、阻尼相差较大；并且轨道板、底座板等均为钢筋混凝土材料，其材料密度、弹性模量等参数离散性大，而建模时选取的参数多为理论值或经验值，使得实际材料参数与模型中的取值偏差较大。最终将会直接导致仿真结果与现场实测结果存在偏差，造成仿真结果准确率低且根据其进行的相关研究成果的可信度存在一定问题。

综合来看，现有的车辆-轨道耦合动力学模型的材料参数确定存在一定的缺陷，尤其是一些关键参数多依赖经验、理论或实验室静态测试。因此，有必要采用模型修正方法对车辆-轨道耦合动力学模型进行模型修正，以实现仿真结果与实测结果的高度一致，为车辆-轨道耦合系统动力学特性及振动机理研究提供参考依据，进一步提高相关仿真研究成果的可信度，促进我国轨道交通的稳步发展。

发明内容

本发明的实施例提供了一种车辆-轨道耦合动力学模型修正方法，以实现车辆-轨道耦合系统动态响应的精准化仿真。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种车辆-轨道耦合动力学模型修正方法，包括：

建立车辆-轨道耦合空间动力学模型；

对所述车辆-轨道耦合空间动力学模型施加不平顺激励；

根据选取的优化目标和现场实测结果建立所述车辆-轨道耦合空间动力学模型的多目标函数；

选取所述车辆-轨道耦合空间动力学模型的多个材料参数，将选取的各个材料参数输入到施加了不平顺激励的车辆-轨道耦合空间动力学模型中，计算所述多目标函数，得到各材料参数对多目标函数的影响程度，挑选出对多目标函数影响较大的材料参数；

根据挑选出的材料参数对所述车辆-轨道耦合空间动力学模型进行修正，利用修正后的车辆-轨道耦合空间动力学模型对车辆-轨道耦合系统进行动力仿真研究。

优选地，所述的建立车辆-轨道耦合空间动力学模型，包括：

根据车辆的实际尺寸和参数建立车辆模型，其中车体、转向架及轮对均视为刚体，考虑车辆的一、二系悬挂系统，抗侧滚扭杆以及抗蛇行减振器等部件的作用，悬挂系统通过弹簧-阻尼单元进行模拟。

根据轨道的实际尺寸建立轨道模型，钢轨、轨道板、填充层及底座板均采用实体单元进行模拟，扣件采用三向弹簧-阻尼单元进行模拟，轨道两端采用对称约束，底座板底面采用接地弹簧与大地相连；

根据所述车辆模型和所述轨道模型构建车辆-轨道耦合空间动力学模型，所述车辆模型和所述轨道模型通过轮轨相互作用，实现二者耦合。