高速列车—无砟轨道—桥梁耦合系统振动特性分析
高速列车运行中的振动控制与稳定性分析
高速列车运行中的振动控制与稳定性分析一、引言高速列车是现代化交通运输的重要组成部分，具有速度快、安全可靠、舒适度高等优势，日益受到广泛关注和应用。
然而，在高速运行过程中，列车振动问题已经成为限制其运行速度和稳定性的主要因素之一。
因此，研究高速列车的振动控制与稳定性分析具有重要意义。
二、高速列车振动的类型在高速列车运行过程中，主要有以下三种类型的振动：1.垂向振动高速列车沿轨道的垂向振动主要是由于列车和轨道之间的动态相互作用引起的。
当列车在轨道上行驶时，会因为轮轴的差别或轨道的不平整而产生不规则的垂向振动。
这种振动会导致列车内部和车体结构的振动，进而影响列车的乘坐舒适性和行驶稳定性。
2.横向振动高速列车在高速运行过程中，由于转向架的运动和轨道的不平整等原因，会产生横向振动。
这种振动会影响列车的悬挂系统和车体结构的稳定性，进而影响列车的乘坐舒适性和行驶稳定性。
3.纵向振动高速列车的纵向振动主要是由于列车的加速度和制动力引起的。
在特定的轨道几何条件下，在纵向方向上会出现共振点，此时列车会产生大幅度的纵向振动。
这种振动会影响列车的制动和加速性能，进而影响列车的行驶稳定性。
三、振动控制与稳定性分析方法为控制高速列车振动以提高列车运行效率和安全性，通常采用以下两种方法：1.主动控制主动控制是采用先进的电气控制系统和传感器等设备，对列车与轨道之间的相互作用进行实时监控和控制。
通过调整车辆的悬挂系统、减震器和制动装置等，来降低列车的振动。
主动控制方法精度较高，但成本较高和维护困难。
2.被动控制被动控制是通过结构设计和优化来实现，主要是通过减小、改变振动传递途径和提高列车的约束刚度等方式来实现。
这种方法采用简单、成本低和维护易等优势，但相对控制效果较弱。
四、结论综上所述，振动是高速列车运行中需要解决的主要问题之一。
在未来，应继续加强高速列车振动控制技术和研究工作，集成主动控制和被动控制方法，以提高列车的稳定性和行驶效率，保障人民群众的安全出行。
高速列车运行与轨道共振问题研究
高速列车运行与轨道共振问题研究高速列车的发展为快速的人员和物品运输提供了便利。
然而，随着时速不断增加，高速列车运行中的一些问题也逐渐凸显出来。
其中最为重要的问题之一就是轨道共振。
本文将探讨高速列车运行中的轨道共振问题，并介绍相关的研究成果和解决方案。
轨道共振是指高速列车通过铁路轨道时，因为车轮和轨道之间的特定频率振动相互作用而产生的现象。
当列车的运行速度达到轨道本身的固有频率时，轨道上的振动会被不断放大，导致不稳定的运行状态。
这种共振效应不仅会对列车的安全和运行稳定性造成威胁，还会给旅客带来不舒适的乘坐体验。
为了研究高速列车运行中的轨道共振问题，许多国家和地区都开展了相关研究。
其中，日本和中国在高速列车技术方面的研究具有世界领先地位。
日本的新干线列车和中国的高速铁路网络都是世界上最先进的高速列车系统之一。
在研究中，学者们发现了一些导致轨道共振的主要因素。
首先，轨道的固有频率是决定是否发生共振的关键因素之一。
轨道的固有频率取决于轨道的材料、结构和铺设方式等因素。
其次，高速列车的车轮和轮轴系统也会影响共振的发生。
车轮和轨道之间的力学相互作用会产生振动信号，进而引发共振。
为了解决轨道共振问题，学者们提出了一系列的解决方案。
其中之一是调整轨道结构和铺设方式，以减小轨道的固有频率。
例如，增加钢轨的厚度和宽度可以改善轨道的刚度，从而降低固有频率。
此外，改进车轮和轮轴系统的设计也可以减小共振的可能性。
例如，采用橡胶减振垫可以降低振动传递的程度。
此外，列车的运行速度和运行稳定性也是解决轨道共振问题的关键因素。
降低运行速度可以减小共振的发生概率，但这会影响列车的运行效率。
因此，提高列车的运行稳定性成为解决问题的关键。
学者们研究了列车的悬挂系统、牵引力控制以及车辆动力学等方面，以提高列车的运行稳定性。
另一方面，监测和检测技术也被广泛应用于轨道共振问题的解决中。
通过及时监测轨道和列车的振动情况，可以提前发现共振的迹象，并采取相应的措施。
高速铁路无砟轨道引起的地面振动特性研究
Ｖ０ １ ．２ ７ Ｎｏ． ９
重 庆 理 工 大 学 学 报 （自然科 学）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ （ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ｌ ａ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ）
力学理论 和 有 限元 方 法 ， 计 算分 析 了速度 为 ３ ５ ０ ｋ ｍ ／ ｈ的 高速 列 车 通过 无 砟轨 道 路 基段 引起 的 地 面 竖向振 动 时域 、 频域 特征 及 其 随距 离的 衰减 规 律 ， 并 与 实测 结果进 行 了对 比 。研 究 结果 表
明： 在距 离轨 道 不 同位 置 处 ， 计 算 与 实测 得 到 的地 面振 动 加速 度 时域 峰 值 的 吻合 度 较 好 ， ２ ０ ｍ
忽视 高速铁路 ； 地面振动； 车辆 一 轨道耦合动力学； 有限元方法
文献 标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ６ ７ ４— ８ ４ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９— ０ ０ ５ ３— ０ ６
中图分 类号 ： Ｕ ２ ３ ３
Ｉ ｎｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｏ Ｇｒ ｏ ｕｎｄ． ｂｏ ｒ ｎ Ｖｉ ｂｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｄ ｕｃ ｅ ｄ
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Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｎ— ｂａ ｌ ｌ ａ ｓ ｔ ｅ ｄ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｏ ｎ ｅ ｍｂａ ｎ ｋｍｅ ｎｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ— ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｒ ａ ｉ ｌ ｗａ ｙ ｉ ｎ ａ ｓ ｏ ｔ ｆ ｓ ｏ ｉ ｌ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉｃ ｒ ｔ ，ｔ ｈ ｉ ｓ ｐａ ｐｅ ｒ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎｔ ｓ ａ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｉ ｎ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｎｇ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ— ｂ ｏ ｒ ｎ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｄ ｕｃ ｅ ｄ ｂ ｙ ｈｉ ｇ ｈ— ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｒ ａ ｉ ｌ ｗａ ｙ ．Ｉ ｔ ｗａ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ — ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｅ ｄ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ ＦＥＭ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ，
高铁车辆横向振动耦合机制及其减振技术对策
高铁车辆横向振动耦合是指高速行驶的列车在铁轨上出现的横向振动问题。
这种振动会对列车的稳定性、乘坐舒适性和轨道的使用寿命产生影响。
其主要机制是由于列车在曲线轨道上行驶时，车辆的横向力与曲线的半径产生耦合作用，引起车辆的横向振动。
为了减少高铁车辆的横向振动，采取一系列的技术对策：
悬挂系统设计优化：通过对车辆悬挂系统的设计和调整，可以减少车体的侧向倾斜和横向振动。
采用合适的悬挂系统，包括气弹簧、液压缓冲器等，可以提高车辆的横向稳定性。
轮轨系统优化：通过轮轨系统的设计和优化，可以减少轮对与轨道之间的横向力，降低车辆的横向振动。
例如，采用合适的轮轨几何参数、轮胎材料和轮轨间隙等，可以改善列车在曲线轨道上的横向运动性能。
主动控制技术：采用主动控制技术，如主动悬挂和主动滚动补偿系统，可以实时监测和调整车辆的横向姿态，减少横向振动。
这些系统可以通过传感器和控制器对车辆的横向运动进行实时监测和反馈控制，从而提高车辆的横向稳定性。
车辆质量分布优化：通过合理分布车辆的质量，可以降低车辆的横向振动。
例如，在车辆设计和制造过程中，通过合理配置车辆的质量中心、减小质量偏心等措施，可以减少车辆在曲线轨道上的横向振动。
综合采用上述技术对策，可以有效减少高铁车辆的横向振动，提高列车的运行稳定性和乘坐舒适性，同时也有助于延长轨道的使用寿命。
这些技术对策在高铁设计、制造和运营中起着重要的作用，不断推动高速铁路的发展和进步。
高速铁路振动特点及控制技术
《城市区域环境振动标准》（GB 10070—1988）的规 定，铁路干线两侧列车运行所引起的环境振动标准规定为：昼 间80 dB、夜间80 dB。这里所指的铁路干线两侧是指距每日 车流量不少于20列的铁道外轨30 m外两侧的住宅区。这项标 准是基于我国既有铁路振动影响而确定的，而未考虑高速铁路 的特点。
高速铁路振动特点及控制技术
1.3 高速铁路振动控制技术
2.线路、桥梁方面
（1）采用无缝长钢轨，修磨钢轨使其平滑；采用低弹枕木和隔振垫 板，以及浮动式板式轨道。
（2）采用预应力混凝土桥，改变梁式高架桥的长度和跨度，安设动 态减振器，控制振动辐射方向；尽量不采用无砟钢结构桥。
（3）采用隔振沟，设置柱列式、全反射、连接型隔振墙，以控制振 动的传播，避免产生二次激励振动。
（4）采用排水固结技术，设置人工复合地基、反压护道、基底约束 齿墙等路基地基加固设施，使路基巩固，减轻振动的频率。
1.动车组方面
（1）动车组车辆轻型化。降低车辆轴重，以减少轮轨之间垂直动 力的作用。
（2）采用弹性车轮。在轮箍与轮心间添加橡胶垫，以防止振动和 消除轮轨间的噪声。
（3）改进车辆的转向架结构。如选择柔软的弹簧悬挂系统，以降 低车体的浮沉自振频率；安装具有阻尼特性的油压减振器，以减轻车体 的横向振动或垂直振动；采用空气弹簧和橡胶件，以隔离和吸收高频振 动，避免产生二次激励振动等。
高速铁路振动特点及控制技术
1.2 高速铁路振动环境评价标准
考虑上述影响因素，参照国外（主要是日本）高速铁路有关资 料，振级VL的计算公式为
VL=L0+Ld+Lg+Lt+Lb+L1+Ls 式中， L0为参考条件下的振级；Ld、Lg、Lt、Lb、L1、Ls分别为 距离、地质条件、列车速度、基础、高架桥、线路条件下的振级修正 量。 日本新干线的研究结果表明，距离轨道20 m处，软土地质，钢梁 结构高架桥，预制桩结构，速度200 km/h环境下，L0为97 dB。
高铁桥梁的振动与减振控制
高铁桥梁的振动与减振控制高铁桥梁作为现代交通网络的重要组成部分，承担着人们出行的重要任务。
然而，随着高铁建设的不断推进，桥梁振动问题也逐渐浮出水面。
桥梁振动不仅会影响列车的运行安全，还会对桥梁结构造成损伤。
因此，对高铁桥梁的振动及其减振控制问题进行研究，对于确保高铁运行安全具有重要意义。
高铁桥梁在运行过程中受到多种外界因素的作用，比如列车的冲击力、风载荷、地震等。
这些外界因素都会引起桥梁的振动，进而对列车和桥梁结构造成不利影响。
其中，列车的冲击力是桥梁振动的主要来源之一。
由于高铁列车速度较快，车体的振动会传递到桥梁上，形成共振现象，引起桥梁的大幅振动。
这种振动如果得不到有效控制，将对列车乘客的安全造成威胁。
为了解决高铁桥梁振动问题，科学家、工程师们进行了大量的研究工作，提出了一系列的减振控制方法。
其中，最常见的方法是使用减振器。
减振器能够吸收和消散桥梁的振动能量，从而减缓桥梁的振动幅度。
目前市场上常用的减振器有液压减振器、摩擦减振器等。
液压减振器通过改变内部的油液流动状态，达到吸收振动的效果。
而摩擦减振器则是利用了摩擦力的原理，通过在桥梁构件之间增加摩擦材料，来减缓振动的传递。
此外，振动源的控制也是减振的重要手段。
例如，通过调整高铁列车的车轮和轨道的间隙来减小列车的冲击力，从而减小桥梁的振动。
此外，还可以采用隔振措施，例如在桥梁与地基之间增加橡胶隔振垫，能够降低振动的传递效率，从而减小桥梁的振动幅度。
需要注意的是，减振措施的选择应根据实际情况进行判断。
不同桥梁的结构和振动特性各不相同，因此在设计和施工过程中应针对具体情况选择减振措施。
此外，减振控制不仅仅是一次性的工作，还需要进行定期的维护和检修。
只有确保减振措施的有效性，才能够持续减小高铁桥梁的振动幅度，保障高铁运行的安全可靠。
在未来，随着科技的不断发展，减振控制技术也将不断创新和完善。
例如，利用智能材料和传感器技术，可以实时监测高铁桥梁的振动状况，并根据需要自动调整减振措施，提高减振的效果。
《2024年高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究》范文
《高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究》篇一一、引言随着高速铁路的快速发展，列车—线路—桥梁的耦合振动问题已成为该领域研究的重要课题。
这一问题的深入研究不仅对保障列车运行的安全性、平稳性和舒适性具有重要意义，同时也为高速铁路的进一步发展提供了理论支持。
本文将详细探讨高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动的理论及其实用性研究。
二、高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论（一）理论基础高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论主要包括动力学理论、振动传递理论以及系统动力学模型等方面。
在列车运行时，其动力学行为与线路、桥梁的相互作用，形成了一个复杂的动力学系统。
在这个系统中，各组成部分的振动相互影响，形成耦合振动。
（二）系统模型为了更好地研究高速铁路列车—线路—桥梁的耦合振动，需要建立相应的系统模型。
该模型应包括列车、线路和桥梁的动态特性，以及它们之间的相互作用。
通过建立数学模型，可以更深入地了解耦合振动的机理和特性。
三、高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动的应用研究（一）安全性保障通过深入研究高速铁路列车—线路—桥梁的耦合振动理论，可以有效地保障列车的运行安全性。
通过对系统的动态特性进行分析，可以预测可能出现的故障和危险情况，并采取相应的措施进行防范。
（二）平稳性和舒适性提升通过对高速铁路列车—线路—桥梁的耦合振动进行优化，可以提高列车的运行平稳性和乘客的舒适性。
这不仅可以提高乘客的满意度，同时也有助于提高铁路企业的形象和声誉。
（三）工程实践应用在工程实践中，应用高速铁路列车—线路—桥梁的耦合振动理论，可以对实际工程进行指导。
例如，在设计和施工阶段，可以通过该理论对线路和桥梁的布局、结构和材料进行优化选择，以减小振动对列车和乘客的影响。
同时，在运营阶段，可以通过实时监测和分析系统的振动情况，及时发现并处理潜在问题。
四、结论与展望（一）结论本文通过对高速铁路列车—线路—桥梁的耦合振动理论进行研究，探讨了其理论基础、系统模型以及实际应用等方面的内容。
基于有限元分析的高速列车轮轨耦合振动研究
基于有限元分析的高速列车轮轨耦合振动研究高速列车的开发已经成为现代交通工具的重要方向之一。
高速列车的设计需要考虑到许多因素，其中一个重要因素是轮轨耦合振动。
轮轨耦合振动是指轮和轨道之间的共振运动，它可能导致车辆损坏和运行不稳定。
因此，研究轮轨耦合振动并采取措施来控制和减少振动是高速列车设计中不可或缺的一部分。
有限元分析（FEA）是研究轮轨耦合振动的一种方法。
它可以模拟列车在轨道上的振动，并帮助分析列车运行过程中的各种现象。
有限元分析是一种解决物理问题的数值方法，它将结构分为许多离散的小单元，每个小单元的行为都可以用简单的数学方程表示。
然后，这些方程可以组装成整个结构的方程。
有限元分析可以用于求解振动、热和流体力学等问题。
在进行有限元分析之前，需要对列车模型进行建模。
建模过程包括将列车分解成小单元，并将各个单元的材质和几何属性输入模型。
轨道和地基模型也需要被建模。
之后，需要建立列车-轮对-轨道系统的模型。
这个系统包括轮对、车轮、轮轴、车体和轨道。
有限元分析可以模拟轮轨耦合振动，并预测结构的响应。
但是，这需要一个准确的模型，包括准确的边界条件和初始条件。
一些研究表明，一些轴类构件的外形几何、制造精度、轴箱承载间隙、轴承和油膜、弹性轮胎以及平低度等因素都会影响高速列车的轮轨耦合振动。
这些因素和列车的运行状态形成复杂的相互关系，需要进行综合分析，以精确定位和解决问题。
除了FEA方法，还有其他方法可以用于研究轮轨耦合振动。
例如，可以沿轨道线安装加速度计，以记录列车在不同位置上的振动情况。
这些加速度计数据可以用来验证有限元模型，并为列车设计提供价值信息。
此外，还可以通过模拟列车运行过程来研究轮轨耦合振动。
这种仿真可以提供有关列车加速度和应力的信息，并可以用来改进列车设计。
总之，轮轨耦合振动是高速列车设计中不可或缺的一部分。
有限元分析是研究轮轨耦合振动的一种方法。
通过建立准确的列车模型和运用合适的分析方法，我们可以预测列车在不同条件下的运行情况，并采取有效的措施来控制和减少振动。
《2024年高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究》范文
《高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究》篇一摘要：随着高速铁路的飞速发展，列车、线路、桥梁三者之间的耦合振动问题成为亟待解决的重大问题。
本文旨在深入探讨高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动的基本理论，分析其影响因素，并探讨其在实际工程中的应用。
本文首先概述了国内外研究现状，接着详细介绍了耦合振动的基本理论，并通过实例分析验证了理论的正确性，最后总结了该理论的应用价值与前景。
一、引言随着科技的进步和国民经济的持续发展，高速铁路已经成为我国交通运输的重要方式之一。
高速铁路的运行不仅需要高效的列车技术，还要求有良好的线路和桥梁设施作为支撑。
然而，随着列车运行速度的不断提高，列车、线路、桥梁三者之间的耦合振动问题日益凸显，这不仅影响着列车运行的安全性和平稳性，也对线路和桥梁的使用寿命造成了威胁。
因此，对高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、国内外研究现状近年来，国内外学者对高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动问题进行了大量的研究。
国内研究主要侧重于通过实验研究和数值模拟分析的方法来探索三者之间的耦合规律；国外研究则更注重理论建模和工程实际应用的研究。
随着计算机技术的发展和大型计算模拟软件的出现，这一领域的研究取得了显著的进展。
三、高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动基本理论（一）基本原理高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动是一个复杂的动力学问题，涉及到列车动力学、线路动力学和桥梁动力学等多个方面。
其基本原理是通过建立数学模型来描述列车在运行过程中与线路和桥梁之间的相互作用关系，从而揭示其耦合振动的规律。
（二）理论模型为了研究这一耦合振动问题，需要建立相应的理论模型。
目前常用的模型包括多刚体动力学模型、连续弹性体模型以及多刚体与连续弹性体相结合的混合模型等。
这些模型可以根据实际需求和研究目的进行选择和调整。
四、影响因素分析（一）列车因素列车的运行速度、轴重、编组等因素都会对耦合振动产生影响。
桥梁结构刚度对高速列车—轨道—桥梁耦合系统动力特性的影响
2 0
中 � 国 � 铁 � 道 � 科 � 学 ������������������ 第 3 3卷
辆 � 轨 道 � 桥梁 3 个 子系 统通 过轮 轨动态 相互 作用 关系和桥 轨 相互 作 用关 系 耦合 而 成的 一 个 大系
vol33no1chinarailwaysciencejan2012文章编号10014632201201001908王少林西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031桥梁结构刚度对高速列车轨道桥梁耦合系统的动力学特性具有重要的影响直接关系到桥上列车的行车安全性和运行平稳性基于列车轨道桥梁动力相互作用理论以高速铁路常用的简支箱梁桥和双块式无砟轨道为研究对象采用列车轨道桥梁动力学仿真通用软件ttbsim20研究桥梁结构刚度对高速列车轨道桥梁耦合系统动力性能的影响规律结果表明当桥梁梁体的刚度或者桥墩的横向刚度不足时车辆和桥梁的相关动力性能指标将随着刚度的减少而急剧增大严重影响列车过桥时的安全性和平稳性体垂向刚度不足时有可能会引发车桥共振现象当桥梁结构刚度满足设计规范要求时车桥系统动力响应指标随刚度变化不明显此时行车速度和轨道不平顺成为影响行车安全性和平稳性的主要因素关键词高速铁路桥梁结构刚度列车轨道桥梁耦合振动动力特性中图分类号u4417u2115103969ji收稿日期20100730修订日期20111130基金项目国家自然科学基金重点资助项目50838006国家九七三计划项目2007cb714706铁道部科技研究开发计划项目2010g017e优秀实验室资助项目508230041963男江苏靖江人教授博士生导师高速铁路的高速度高舒适性高安全性高密度连续运营等特点对高速铁路桥梁结构的刚度提出了严格的要求高速列车通过桥梁时列车动荷载通过轨道作用在桥梁结构上桥梁的结构刚度直接决定了桥梁的动力特性进而对高速列车过桥时的行车安全性和运行平稳性产生重要影响多年来国内外学者对铁路桥梁结构刚度问题进行了广泛而持久的研究早期的研究主要侧重于桥梁梁体刚度限值的确定及桥梁刚度的描述方研究成果最终体现在一些设计规范中有力地促进了铁路桥梁的建设发展随着我国铁路的不断提速相继出现了一系列桥梁振动特别是横向振动加剧问题主要原因在于提速行车条件下桥梁刚度不足我国学者针对这类问题开展了提速桥梁刚度加固研究与安全评估车桥耦合振动分析方法发挥了重要作用然而这些研究大都针对某一具体桥梁进行侧重于某一具体刚度限值的确定缺乏对刚度影响基本规律方面的系统研究随着我国客运专线和高速铁路的建设列车运营速度进一步大幅度提高桥上大量采用新型无砟轨道结构这些新的情况使桥梁结构刚度对车桥系统动力性能的影响变得更为复杂有必要在详细考虑列车轨道桥梁各系统之间相互耦合作
高速铁路桥梁设计中的振动特性分析
高速铁路桥梁设计中的振动特性分析在高速铁路桥梁设计中，振动特性是一个至关重要的被关注的问题。
因为高速铁路桥梁的设计和施工对于行车安全至关重要，任何振动特性问题都有可能对铁路的稳定性和安全性产生影响。
因此，本文将深入探讨高速铁路桥梁设计中的振动特性分析。
一、桥梁振动的类型在桥梁设计中，主要存在三种类型的振动：自由振动、强迫振动和共振振动。
自由振动是桥梁固有频率下的振动，通常情况下无法避免。
强迫振动是由于行车荷载、风力等外界环境作用下的振动。
共振振动是由于桥梁固有模态与外界激励的频率相等而发生的振动。
二、振动特性分析方法在进行桥梁振动特性分析前，首先需要确定桥梁材料的物理参数。
接着，可以使用有限元方法来进行振动分析。
其中，弹性反演法是比较常用的一个方法。
通过采用弹性反演法，可以对桥梁的动态响应做出准确的估计，从而确定其在实际行车中的可靠性。
三、振动控制策略对于高速铁路桥梁设计中的振动问题，调节桥梁的自然频率是其中的一个常见振动控制策略。
例如，可以在桥梁下方增加减振器、减震隔热器或者降低桥梁的刚度等方式来控制桥梁的振动特性。
另外，可以采用主动控制技术来控制桥梁的振动。
主动控制技术涵盖了多种控制策略，例如：被动管道隔振技术、自适应隔振技术、时变参数控制技术、主动质量调节技术等。
它们的实现方法常基于现代控制理论和计算机仿真技术。
四、振动分析实例作为振动控制技术实践探讨的一个例子，我们可以以长江大桥的实际案例来进行分析。
长江大桥是一座横跨中国长江的大型混凝土悬索桥，自1990年开通以来，其一直被视为振动控制技术的示范项目。
通过计算机模拟，振动试验以及现场实测，长江大桥的振动特性得到了充分的分析和探究，同时也得到了有效的控制。
综上所述，高速铁路桥梁设计中的振动特性分析问题在铁路交通工程中具有重要意义。
通过对桥梁材料物理参数、振动分析方法、振动控制策略以及实例的探讨，我们可以更好地理解振动控制技术。
同时，我们也可以看到，通过不断的技术研究和探索，对于桥梁振动控制技术的研究和发展将会迎来更加广泛的前景。
高速铁路环境振动影响综述与实测分析
43第2卷 第7期产业科技创新 2020，2（7）：43~44Industrial Technology Innovation 高速铁路环境振动影响综述与实测分析白广明，王 敏，房海勃（杨凌职业技术学院，陕西 杨凌 712100）摘要：高速铁路运行中，会引发相应的环境振动问题，过大的振动不仅会给周边居民和建筑等造成影响，也会导致列车运行舒适性和安全性的下降，对此，技术人员应该做好高速铁路环境振动影响的研究，明确振动机理和振源特性，为高速铁路建设和改造提供可供参考的数据信息支持。
文章从高速铁路环境振动产生的机理和振源特性出发，就其环境振动影响进行了研究，并通过实测分析的方式，讨论和评价了高速铁路环境振动对于人体、仪器设备等的影响。
关键词：高速铁路；环境振动；影响；实测分析中图分类号：U215.1 文献标志码：A 文章编号：2096-6164（2020）07-0043-02相关统计数据显示，截止2019年底，我国高速铁路的运营总里程达到35 000 km位居世界第一，“复兴号”正式投入运行，最高时速达到350 km。
凭借着运行速度快、运载量大等优点，高速铁路在越来越多的地区得到普及，在为人们出行提供便利的同时，也引发了环境振动问题。
做好高速铁路环境振动影响的评价和分析，对于高速铁路事业的长远稳定发展意义重大。
1 高速铁路环境振动的产生机理和振源特性相关研究表明，高速铁路环境振动的主要诱发因素，是轮轨关系以及车身在运行中的动力作用。
列车高速行驶工况下，钢轨焊接接头、波浪形磨损以及车轮擦伤等因素引发的冲击振动，会对列车本身、轨道等产生强烈影响。
新的发展环境下，伴随着无砟轨道的普及以及机车性能的优化，原本存在的车轮偏心、轮轨缺陷等艺术对高铁环境振动的影响不断下降，而车速的提高加大了轮轨波磨和滚动接触疲劳破坏，也增加了轨道的不平顺性，技术人员在计算车体对于轨道的冲击作用时，往往会将其作为核心因素考虑，将轨道不平顺作为了车辆轨道耦合系统振动的主要激扰源。
车辆与桥梁耦合系统振动理论浅析
车辆与桥梁耦合系统振动理论浅析[摘要]随着桥梁结构的轻型化以及车辆载重、车速的提高，车辆加速度的存在，车辆过桥引起的车桥振动问题越来越引起工程界的关注。
【关键词】耦合振动；简支梁；模型；冲击系数1.车桥振动的的特点车辆通过桥梁时将引起桥梁结构的振动，而桥梁的振动又反过来影响车辆的振动，这种相互作用、相互影响的问题就是车辆和桥梁之间振动耦合的问题。
车桥之间的振动是一种司耦合振动，它具有时变、自激、随机的特点。
2.车桥耦合动力问题的历史与现状车桥振动的研究已有100多年的历史，最先开展研究的是铁路桥梁的车振问题，随着铁道工程建设的发展，移动荷载对桥梁结构的动力作用问题引起人们普遍地关注。
铁路桥梁车激振动的主要特征是列车荷载的轴重大，轴距排列规律性较强，钢轮在钢轨上运行具有蛇行特征，因此，车辆过桥除了激起桥梁竖向振动外，还有较大的横向振动，因此铁路桥梁除了研究竖向振动外，还需研究桥梁横向振动，其主要研究的内容为桥梁的动态响应和车辆过桥的动态响应，如桥梁的冲击系数、横向振幅、以及桥梁的竖横向加速度、桥梁的合理竖向、横向的刚度限值和车辆过桥的加速度以及平稳性等；公路桥梁的车激振动的特征主要表现为过桥车辆的轴重、轴距的多样性和随机性，公路桥梁主要关心的是桥梁的竖向振动，研究的内容主要为桥梁的动态响应如冲击系数等，由于轮胎与路面的作用与钢轮与钢轨作用不同，公路桥梁的车激横向振动不太剧烈，因此，车激桥梁的横向振动基本上不予考虑。
尽管铁路与公路桥梁的车激振动的研究范围有些差别，但是，车桥振动研究的主要原理和基本方法是相同的，都具有时变、自激，随机性的特点。
回顾100多年来车桥振动研究的历程，可以大致的分为两个阶段，即车桥振动研究古典理论阶段和车桥振动研究现代理论阶段。
3.车桥振动的古典理论3.1古典理论的实桥试验研究1907年1910年期间，美国第一次进行了规模比较大的现场实测工作，用各种类型的机车以不同速度通过21根板梁和24座析梁桥，测定桥梁的最大动力响应，第一次提出了冲击系数的关系，通过试验得出了跨度、车速和冲击作用间的关系，制订了冲击系数曲线，并得出了明确的概念：对于蒸汽机车来说，移动荷载的动力作用主要是由动轮偏心块的周期力所引起的。
《2024年高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究》范文
《高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究》篇一摘要：本文旨在探讨高速铁路列车、线路和桥梁之间的耦合振动理论及其应用研究。
首先，概述了高速铁路系统中的耦合振动现象及其重要性。
接着，详细介绍了耦合振动理论的基本原理和数学模型，并探讨了其在工程实践中的应用。
最后，通过实例分析，验证了耦合振动理论在高速铁路设计和运营中的实际效果。
一、引言随着高速铁路的快速发展，列车—线路—桥梁的耦合振动问题逐渐成为研究的热点。
这种耦合振动不仅影响列车运行的平稳性和安全性，还对线路和桥梁的耐久性产生重要影响。
因此，研究高速铁路列车—线路—桥梁的耦合振动理论及其应用，对于提高高速铁路系统的运行品质和安全性具有重要意义。
二、耦合振动理论的基本原理1. 列车动力学模型列车的动力学模型是研究耦合振动的基础。
该模型需考虑列车的质量、阻尼、刚度以及轮轨相互作用等因素。
通过建立列车动力学方程，可以描述列车在运行过程中的振动特性。
2. 线路动力学模型线路是高速铁路系统的重要组成部分，其动力学模型需考虑轨道几何形状、轨道不平顺、轨道结构等因素。
通过建立线路动力学模型，可以分析线路对列车振动的影响。
3. 桥梁动力学模型桥梁作为支撑线路的结构，其动力学模型需考虑桥梁的刚度、阻尼、自振频率等因素。
通过建立桥梁动力学模型，可以分析桥梁对列车和线路振动的影响。
4. 耦合振动数学模型将列车、线路和桥梁的动力学模型进行耦合，建立耦合振动数学模型。
该模型可以描述列车在运行过程中与线路、桥梁之间的相互作用，以及由此产生的振动传递和响应。
三、耦合振动理论的应用研究1. 高速铁路设计阶段的应用在高速铁路设计阶段，通过应用耦合振动理论，可以优化列车、线路和桥梁的设计参数，提高系统的运行品质和安全性。
例如，通过调整轨道几何形状和轨道不平顺，可以减小列车的振动；通过优化桥梁结构，可以提高桥梁的耐久性和抗振性能。
2. 高速铁路运营阶段的应用在高速铁路运营阶段，通过实时监测列车的振动数据和线路、桥梁的响应数据，可以评估系统的运行状态和安全性。
不同轮轨接触模型在车桥耦合振动中的比较
不同轮轨接触模型在车桥耦合振动中的比较不同轮轨接触模型在车桥耦合振动中的比较以工程实例为研究对象，建立了整车一整桥系统耦合振动数值分析模型。
考虑车轮的跳轨和挤密情况，建立了单边弹簧．阻尼系统弹性轮轨接触模型。
采用基于多体系统动力学和有限元法结合的联合仿真技术，计算了两种轮轨接触时动车组列车以不同车速通过大跨度连续桥梁的耦合振动响应。
目前主要采用传统动力学分析方法手工推导建立车辆动力学模型，本文采用多体系统动力学方法进行程式化的建模。
以特定大跨连续桥为研究对象，考虑到车轮的跳轨和挤密情况，建立了单边弹簧．阻尼系统组成的弹性轮轨接触模型。
利用SIMPACK 和ANSYS联合仿真技术对桥梁在列车运行下车桥耦合振动进行了模拟分析，对弹性轮轨接触模型和约束轮轨接触模型的响应进行了对比，分析了其适用性。
车桥耦合振动的研究通过对铁路提速现状中出现的部分桥梁的承载力及结构振动的特性不能满足提速要求的问题，提出进行车桥耦合振动研究的必要性、研究方法及其研究意义，以使既有桥梁技术改造决策更加科学，铁路提速更加安全可靠。
尤其是列车线路经过桥梁时，高速列车通过桥跨结构会激起桥梁的振动，而桥梁的振动反过来又要影响车辆的振动。
有些桥梁，列车通过时侧向晃动激剧，严重影响列车的安全平稳运行，列车限速过桥，使铁路运输能力不能充分地发挥。
因此，为了增加铁路的竞争能力，提高行车速度，必须对列车走行下桥梁的振动响应及其车桥的相互作用进行深入研究车桥耦合振动问题的发展进程与研究现状列车通过桥梁时将引起桥梁结构的振动，而桥梁的振动又反过来影响车辆的振动，这种相互作用、相互影响的问题就是车辆与桥梁之间的振动耦合问题。
在二十世纪60年代以前，对于铁路桥梁振动的研究主要集中在简单移动荷载作用下的解析方法。
计算机的出现和有限元法的应用，使得建立复杂的列车桥梁分析模型成为可能，从而使该方面的研究达到一个全新的起点。
多年来列车桥梁振动的研究表明了这一问题的复杂性和困难性，随着高速铁路在世界各国的广泛修建和我国铁路的几次提速，列车高速过桥引起桥梁振动与低速情况有很大不同，因此，车桥动力分析问题也越来越吸引更多桥梁界人士的关注。
高速列车振动特性报告
高速列车振动特性报告高速列车沿铁路轨道运行，其移动的轴荷载和由于轮轨接触表面不平顺而产生的轮轨动荷载激发车辆、轨道结构振动；轨道振动经由轨道(以及高架桥梁和隧道)传人大地，引起大地振动波；当此振动波到达建筑物基础时进一步诱发邻近建筑物的二次振动和噪声。
这种振动对居民的常生活、工作以及一些精密仪器设备的生产和使用产生很大的影响。
因此在过去十余年里，国内外针对此问题的研究非常活跃。
铁路振动的基本特征是：(1)具有明显的参数激振特性，如机车本身的周期性及其轨道结构的离散支撑。
(2)具有明显的简谐载荷特性，同时列车频繁通过，使得远场地表响应接近稳态响应，研究简谐荷载引起地表稳态响应是反映体系自身动力特性及研究不同参数激励的影响程度的直接手段。
(3)在离铁路线一定范围外，主要以瑞利波的形式在周围土体中传播，这些振动的频率范围很广，主要集中在4-50Hz，在低频区域频率依赖于相速度，研究表明列车速度低于300km/h所产生的振动，其主要频率在5Hz左右。
以下简述集中常用方法1、解析的波数一频率域法这种方法利用空间傅立叶变换，将轨道和大地在物理域内的偏微分方程转换到波数一频率域内的常微分方程，在求解傅氏转换域内轨道和大地的振动解后，再通过傅立叶逆变换得到物理域内的解．当考虑层状大地时，需采用传递矩阵(剐度或柔度矩阵)来表示傅氏转换域内各土层上下界面之间的应力和位移关系，称为传递矩阵法．当传递矩阵采用剐度矩阵表示时，土层分界面上应力和位移关系式中会出现指数项，当自然土层厚度很大时指数项将变得很大，这时只能将自然土层分成多个薄层，然后用类似有限元的方法集成整体剐度矩阵或柔度矩阵，即薄层法．解析法以弹性波传递理论中的兰姆(Lamb)问题为基础．兰姆问题研究点分布或线性分布的动荷载在半无限介质中产生的振动波传播问题．随着高速铁路的兴起，兰姆问题得到不断扩展，被用来研究高速铁路引起的大地振动．同济大学的李志毅等把轨道作为弹性地基上的梁，考虑轨枕的离散作用，得到轨枕与道床之间的动反力，然后根据薄层法的基本原理，得到分层土体及饱和分层土体的稳态响应，研究了分层土体及饱和分层土体上列车运行引起的地表振动的传播与衰减规律，考虑轨枕的离散支撑建立了列车一轨道一周围土体的振动模型，得到了秦沈客运专线沿线地基的振动解。
高速列车运行引起的地面振动分析
Science and Technology &Innovation ┃科技与创新2020年第20期·31·文章编号：2095－6835（2020）20－0031－02高速列车运行引起的地面振动分析白广明，房海勃，王敏（杨凌职业技术学院，陕西杨凌712100）摘要：随着铁路的提速和高速铁路的发展，高速列车在行车的过程中产生的地面振动越来越被重视。
由于行车速度大、轨下刚度大等特点，对地面振动会相比普速铁路更强烈，从而产生更大的振动危害。
对高速行车下的地面振动做了数值模拟分析，研究了高速行车条件下铁路两种路基形式的轨道动力响应和地面振动特性，并做出对比分析。
关键词：地面振动；高速行车；路基；数值模拟分析中图分类号：U211.3文献标志码：A DOI ：10.15913/ki.kjycx.2020.20.0101引言高速铁路行车具有速度快、运输能力大、轨道稳定性好等特点，为人们出行带来巨大方便的同时，带来的噪声污染和地面振动问题也成为研究的重点，噪声和振动已经影响到了周围居民生活和建筑的安全，同时也会影响自然环境。
本文主要利用ANSYS 数值模拟软件建立了分析模型，分别分析了路堤和路堑地段两种路基类型在高速行车条件下的地面振动情况。
2数值模拟分析本文采用ANSYS/LS-DYNA 模拟软件建立轨道-路基-地基三维数值模型，分别研究路堤地段和路堑地段两种不同路基类型的地面振动问题，并利用MATLAB 编程仿真取得扣件力，然后在扣件上施加随时间变化的扣件力。
地基选取典型黄土地基参数，泊松比0.3，弹性模量取1.2×102MPa 。
轨道结构采用CRTS Ⅰ双块式无砟轨道类型。
2.1路堤段地面振动分析分别选取运行速度200km/h 和250km/h 两种工况，得到距离轨道13.5m 处的地面振动的加速度a 时程曲线，如图1所示。
图1峰值加速度a Max 随距离衰减曲线经研究发现行车速度越大，a Max 的值就越大，并且2种速度随着距中心线的距离越远也随之衰减，在13.5m 范围内急速衰减，13.5～31m 范围内衰减趋于平缓，31m 以后a Max 变化很小。
高速列车正常行驶时振动特性分析
高速列车正常行驶时振动特性分析高速列车是现代交通运输领域的重要组成部分，其运行速度和运行平稳性直接影响着人们的出行体验和安全。
随着技术的不断进步，高速列车的运行速度也不断提高，但在实际运行中，高速列车正常行驶时振动特性等问题也逐渐凸显。
本文将对高速列车正常行驶时振动特性进行分析，以期为高速列车的研发和安全提供参考。
一、高速列车振动特性的分类高速列车正常行驶时振动特性主要可以分为三种类型，分别是横向振动、垂向振动和纵向振动。
其中，横向振动是指高速列车在行驶过程中与曲线轨道的侧向相互作用产生的振动，垂向振动则是指高速列车在通过不平顺的轨道结构时产生的上下乘坐的振动，纵向振动则是指高速列车在启动、制动、变速等情况下产生的前后震荡的振动。
这三种振动都会对高速列车的稳定性和乘坐舒适度产生影响。
二、高速列车横向振动的原因与特点高速列车横向振动主要是由于轨道弯曲半径变化、侧风等外部因素以及车体和车轮之间的摩擦阻力等内部因素共同作用产生的。
在横向振动中，横向加速度和横向加速度变化率是评价列车乘坐舒适性的重要指标。
横向加速度越小、横向加速度变化率越平稳，则列车乘坐舒适性越高。
三、高速列车垂向振动的产生原因与特点高速列车垂向振动主要是由于轨道不平顺、不规则铺设等原因引起的，其中包括弯道上下坡、道岔连接处等轨道结构的异常。
在垂向振动中，垂向加速度和垂向加速度变化率是评价列车乘坐舒适性的重要指标。
垂向加速度越小、垂向加速度变化率越平稳，则列车乘坐舒适性越高。
四、高速列车纵向振动的产生原因与特点高速列车纵向振动主要是由于制动、加速、换挡等操作引起的，其中制动时刻的长短、制动力的大小、机车功率等都会影响纵向振动的幅度和频率。
纵向振动主要以纵向加速度为指标，加速度越小、振动越平稳，则列车乘坐舒适性越高。
五、高速列车正常行驶时振动特性的解决措施针对高速列车正常行驶时振动特性，可以采取一些解决措施。
例如，在轨道设计和建设中，尽可能减小轨道曲率半径、缩小轨道高低差、优化道岔连接等措施可以减小对垂向振动的影响。
车—桥耦合系统振动性能评价标准研究
车—桥耦合系统振动性能评价标准研究随着我国轨道交通高速重载的发展趋势，桥梁工程作为线路的咽喉，其车-桥耦合分析对于保证桥梁的安全和车辆的舒适至关重要，针对各国不同的车-桥耦合评价标准，做出了详细的总结和对比，为后续车-桥耦合系统的分析提供依据。
标签：车-桥耦合；振动性能；评价标准0 引言隨着我国“一路一带”战略的不断深入，轨道交通业得到了迅速的发展，而桥梁工程在线路工程中的比例也不断增加，桥梁作为其咽喉工程，面对频发的铁路安全事故，为保证人民的生命和财产安全，桥梁的安全性以及车辆的舒适性能至关重要。
列车通过桥梁时将引起桥梁结构振动，而这种振动会反作用于车辆的振动，这种相互作用与影响称之为车-桥耦合振动[1]。
这种相互作用，不仅与桥梁自身特性有关，而且还取决于车辆行驶速度、类型、编组情况、轮轨接触以及线路状况[3]。
车-桥耦合系统包括桥梁子系统和车辆子系统，用轮轨相互作用进行连接。
车辆过桥时将产生振动，若这种振动超过一定的允许范围，则会影响列车的运行安全性和稳定性。
如果正常的轮轨关系被破坏，将造成脱轨甚至车辆倾覆。
对于桥梁结构，如果车辆过桥时发生共振，将会导致桥梁垮塌，造成严重的危害。
现在各个国家对于车-桥耦合系统的评价执行各自的标准，本文旨在对各个标准进行比较，从而能够针对某一座桥梁的车-桥耦合系统进行分析时提供评判标准，不仅保证了桥梁的安全和稳定也对车辆安全和行车舒适提供了依据[2]。
1 车-桥耦合评价系统分类整个耦合系统可以分为桥梁振动评价指标和车辆运行评价指标，其中桥梁振动评价指标又包括桥梁动力响应评价和桥梁自振特性评价，车辆运行评价指标包括车辆安全性与平稳性评价。
2 桥梁动力性能评定及标准桥梁作为车辆通行的重要工具，其安全性直接影响到车辆的通行安全，不同国家都颁布了相关规范、准则对车辆通过桥梁时的动力性能进行评价，如欧洲铁路联盟（UIC）的“EUROCODE”规范，日本的《铁路结构设计标准》、《铁道构造物设计标准》（铁道综合技术研究所），德国的铁路设计规范，我国的《铁路桥梁检定规范》（铁运函[2004]120号）、《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1-99）、《高速铁路设计规范（试行）》（TB10621-2009）等规范都提出了相应的规定和限值。
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文 章 编 号 ：０５０ ２ （ １ ）３０ １—７ １０—５ ３２ ０ ０ ０４０ ０
华
东
交
通
大
学
学
报
Ｖ １２ Ｎ ． ｏ ．７ ｏ３
Ｊｕｎ ｌｏ ａｔＣ ｉａＪ ｏｏｇＵｎｖｒｉ ｏ ｒａ ｆＥ ｓ ｈｎ ｉ ｔｎ ｉｅｓ ｙ ａ ｔ
同的目的 ， 将车辆 、 轨道和桥梁作为一个整体系统加以研究的却不多见。从上世纪 ８ 年代起 ， ０ 国内外学者
对快速 列车 和重 载列车 引起 的地 面振动及 对周 围环 境 的影 响进 行 了较 多 研究 ， 出了一 些计 算 方 法 和计 提 算 模型 。如在 １９ 年 ， ９４ 日本 的 Ｆｊ ａｅ１ ｕｉ ｋＥ 和松浦 章夫 ＿分别 就交 通车 辆引起 的结 构振 动发 生 机理 、 动波 ｋ Ⅲ ２ Ｊ 振 在地下 和地 面 的传 播规 律及 其对周 围居 民的影 响进行 了研 究 ， 出了环境 振 动 水平 的预 测方 法 。 日本铁 提 道技术 研究 所还 就新 干线 高速列 车对 环境振 动 的影 响进行 了现 场测试 ， 析 了车辆 、 道 、 梁 等不 同部 分 轨 桥
１ ５
ｉ 轮轨 接触 处钢 轨 的竖 向位 移 。 个
图 １ 车 辆 单 元模 型
从图 １ 中我们 可 以定 义 车辆 单元 的节 点位 移 向量 为
ａ ＝｛ ｒ Ｏ１ Ｖ ０２ Ｖ ０ Ｖ ０ Ｖ Ｏ５ Ｖ ０ Ｖ ０７ Ｙ Ｏ ｃ ０ Ｖ１ 。 ｌ ｒ ｒ ｒ ｒ ｒ ｒ Ｉ Ｉ ｒ Ｉ ｒ ｒ ｒ ｒ ２ ３ ３ ４ ４ ５ ｒ ６ ７ ６ ８ Ｓ ｃ ｔ
度；。０ 为车体沉浮振动的竖 向位移 、 ， 车体点头振动 的角位移 ； ， ｉ ｊｔ） Ｖ ０（ ＝ｔ ２表示前 、 ， 后转向架沉浮振 动的竖向位移、 点头振动的角位移 ； （ ＝ １Ｗ ， ３Ｗ ） ％ ｉ ， ２Ｗ ， ４为第 ｉ 个车轮的竖向位移 ； ｆｉ ，，，） （ ＝１２ ３４ 为第
ｌ ２
０１ ０ ｔ ｔ ２
１ Ｖ２ Ｖ３ ｗ
） ’
（） １
为 了建 立 车辆 单元 的有 限元 方 程 ， 以运用 Ｈｍｉｏ 原 理 ， 可 ａ ｌｎ ｔ 即
一 ＋ ０ 婺：
一
＋
． （ Ｌ ｚ ２ ）
单元模 拟 ， 析 了高架轨 道 引起 的周边建 筑 物 的振 动 。本 文建 立 了车辆 单 元模 型 、 道一 桥梁 单 元模 型 ， 分 轨 推导 了车辆一 轨道 一桥 梁耦合 系统 的振 动方 程 ， 在 Ｍａａ 件 中编制 了程序 ， 并 ｔｂ软 ｌ 最后 通过 一个 实例分 析 了 高速列 车一无 砟 轨道一 桥梁 耦合 系统垂 向振 动特性 。
考虑竖 向位移 和转 角 ， 车模 型有 ２ 个 自由度 。 整 ６
图 １ 。． 为车体的质量与转动惯量 ； ， 中， ， ， Ｍ Ｊ为转向架的质量与转动惯量 ； 后 为车辆一、 ｋ ｓ ２ 二系
悬 挂 刚度 ； ’ｓ ｃ１ｃ２ ｓ 为车辆一 、 系悬挂 阻 尼 ； 二 Ｍ （ ＝ｌ２３ ４表 示 第 ｉ 车轮 的质 量 ； 为轮轨 间接 触 刚 ｉ ， ，，） 个
收稿 日期 ：０００—７ ２ １—４２
基金项 目： 国际科技合作与交流专项项 目（ １Ｄ Ａ ２４ ） 国家 自然科学基金项 目（０７０９ ０ ２ ０ Ｆ ８３０ ； ５９８９ ）
作者 简介 ： 利远翔（９３ ， ， １８ 一）男 硕士研究 生 ， 研究方 向为轨道动力学 。
第３ 期
利 远翔 ， ： 等 高速列车一无砟 轨道一桥梁耦合 系统振 动特性分析
实例 计 算 对 整 个 系统 进 行 垂 向振 动合 系统 ； 动分析 ； 振 高速列车 中图分类号 ： ２３ ２ Ｕ １． 文献标识码 ： Ａ
国内外对 于 车辆～ 轨道 系统动 力学及 车 辆一桥 梁 系统动 力 学 的研 究 已经 相 当深 入 ， 是 由于 各 自不 但
１ 车辆单元模型
本 文 的模 型是 在雷 晓燕 教授 的车辆一 轨 道一地 基耦 合 系统 模 型 【７的基 础 上建 立 的。 图 １为车 辆单 ５ｊ － 元 模型 ， 在整 车模 型 中 ， 车体 和转 向架考 虑沉 浮振 动和点 头振 动 ， 车轮考 虑沉 浮振 动 ， 每节 钢 轨上两个 节点
Ｊｎ．２ １ ｕ ．０ ０
高速 列 车一 无 砟 轨 道一 桥 梁 耦 合 系统振 动特 性 分 析
利远 翔 ， 晓 燕 ， 雷 张 斌
（ 华东交通大学 铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心 ， 江西 南 昌 ３０ １） ３０３
摘要 ： 据高速 列车一 无砟轨道一桥 梁系统 运动 的特 点 ， 立 了适合 该 问题 动 力学分析 的新 型车辆 单元和轨 道一桥 梁单 根 建 元， 运用有限元方法和 Ｌｇ ｎｅ ａｒ ｇ 方程 ， 导了两种单元 的刚度矩 阵、 ａ 推 质量矩 阵和 阻尼矩 阵。整个列车一轨道一‘ 桥梁 系统被 离 散 为车辆单元和轨道一桥 梁单元 ， 其中一节车辆 离散成 一个车辆单元 ， 道一桥 梁 系统 离散 成 四层 梁单元。最后通过一 个 轨
位的振动特点 ， 并研究了不同类型屏障的隔振效果 。而对于高架轨道系统诱发环境振动特性的研究 ， 自 源 于 １９ 年开始动工修建的台湾高速铁路 ， ９９ 经过台南高科技 园区的一段高架轨道振动超标 ， 从而引起 了国 内外学者对高架轨道诱发环境振动的关注并开始研究 。台湾成功大学教授朱圣浩等ｌ ＿ ＿ 采用有限元 的方 ３ ４ 法， 在建立车辆一桥梁一大地耦合振动的三维有限元模型时， 将列车以动轮单元模拟 ， 大地采用 三维块体