[发明专利]一种时速400km及以上高速铁路曲线超高动力学设计方法

说明书

本发明公开了一种时速400km及以上高速铁路曲线超高动力学设计方法，涉及铁路工程技术领域，包括构建时速400km及以上的车辆‑轨道空间耦合动力学仿真模型；结合相关规范，理论分析时速400km及以上曲线半径和超高的动力学研究范围；考虑曲线半径和超高值的所有组合情况，求解车辆在研究时速下曲线通过安全性、平稳性以及系统动态相互作用性能等动力学评价指标；分析超高变化对车轨动力学性能的影响规律，并全面考虑高速行车安全性及稳定性指标，确定各参数组合的合理性，得出不同半径值对应的合理超高范围。通过超高舒适性评价标准，得出满足各舒适度等级的超高范围，并分析其安全裕量，为既有标准对时速400km以上线路进行适应性调整提供科学参考。

技术领域

本发明涉及铁路工程技术领域，具体为一种时速400km及以上高速铁路曲线超高动力学设计方法。

背景技术

列车在曲线上同行驶时，由于离心力作用，将列车推向外股钢轨，加大了外股钢轨的压力，也使得旅客感到不适、货物产生位移等。因此需要将曲线外轨适当抬高，使列车的自身重力产生一个向心的水平分力，以抵消离心力作用，使内外两股钢轨受力均匀和垂直磨耗均衡，满足旅客舒适感，提高线路的稳定性和安全性。曲线外轨抬高后产生的外轨顶面与内轨顶面的水平高度之差称为曲线超高。

既有高速铁路设计规范中规定了设计速度350km/h及以下高速铁路曲线超高的合理取值，但尚未给定设计时速400km以上(含400km，下同)线路的曲线超高设计规定。随着社会、经济和技术的发展，建设运营时速400km以上的高速铁路成为高速铁路发展的重要趋势。因此有必要结合高速铁路设计规范，针对设计时速400km以上高速铁路，从车辆-轨道系统动力学角度，考虑实际车辆运行时动力相互作用关系，开展曲线线路超高设计研究。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计时速400km及以上高速铁路线路曲线超高设计动力学方法，结合既有高速铁路设计规范，基于车辆-轨道空间耦合动力学，从动力学角度研究设计时速400km以上高速铁路线路的合理曲线超高推荐值。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种时速400km及以上高速铁路曲线超高动力学设计方法，包括以下步骤：

步骤1，根据轨距、车体重心高度参数，综合考虑车辆曲线通过稳定性和曲线停车舒适性，确定静力学允许的最大设置超高值；

步骤2，根据线路设计时速、欠超高最大允许值以及步骤1中的最大设置超高值，确定静力学计算得到曲线半径最小值；

步骤3，根据线路设计时速，确定线路曲线半径最大值；

步骤4，对曲线半径最小值至曲线半径最大值的半径范围，根据动力学研究需要适当扩大，以作为动力学的曲线半径分析范围，并在该范围内按一定间隔取半径值；

步骤5，对0至最大设置超高值的设置超高范围，根据动力学研究需要适当扩大，以作为动力学的设置超高分析范围，并在该范围内按一定间隔取超高值；

步骤6，对每个半径值依次与不同超高值进行参数组合；

步骤7，构建可有效表征研究时速下车轨耦合大系统动力相互作用关系的车辆-轨道空间耦合动力学仿真模型；

步骤8，采用车辆-轨道空间耦合动力学仿真模型，对每对参数组合所确定的线路工况，开展研究时速下的曲线通过动力学仿真，求解车辆-轨道系统动态响应值；

步骤9，根据仿真计算得到的车辆-轨道动态响应值，计算车辆—轨道系统动力学性能评价指标；

步骤10，根据各项车辆—轨道系统动力学性能评价指标的限值规定，确定研究时速下各参数组合的合理性；