铁路__车桥耦合研究方法__文献阅读笔记

铁路 车桥耦合研究方法 文献阅读笔记

铁路是人类发明的首项公共交通工具，在十九世纪初期便在英国出现。直至二十世纪初发明汽车，铁路一向是陆上运输的主力。二次大战以后，汽车技术得到改进，高速公路亦大量建成，加上民航的普及，使铁路运输慢慢走向下坡。特别在美国，政府的投资主要放在公路的建设上，不少城市内的公共交通曾一度被遗弃。

高速铁路（简称高铁），是指通过改造原有线路（直线化、轨距标准化），使最高营运速率达到不小于每小时200公里，或者专门修建新的“高速新线”，使营运速率达到每小时至少250公里的铁路系统。高速铁路除了在列车在营运达到一定速度标准外，车辆、路轨、操作都需要配合提升。

铁路作为国民经济的大动脉、国家重要基础设施和大众化交通工具，在我国经济社会发展中具有十分重要的作用。随着经济的快速发展，特别是改革开放以来，我国各个层面的人员交流与货物运输空前繁荣。

作为我国主要运输方式，铁路的改造变革势在必行。我国的高速铁路就是在这一大背景下发展起来的

现代高速铁路具有载客量高、输送力强、速度较快、正点率高等特点

高速铁路设计中对路线的相关参数要求比一般铁路要严格得多。高速铁路与普通铁路相比，曲线半径较大，坡度较小，且需要在全封闭状态下行车。

党的十六大以来，铁路运输生产力快速发展，改革不断深化，运输效率和效益显著提高。但铁路运输能力紧张问题仍然很突出，严重不适应经济社会发展的需要，铁路网规模的扩张严重滞后于国民经济发展的速度。1978年至2007年，中国GDP由 3645亿元增加到24.95万亿元，增长了67.5倍，年均实际增长9.8%。1978年至2007年，中国工业一直保持快速增长，主要工业产品产量迅速增加，煤炭增长了3.1倍，粗钢增长了14.4倍，石油增长了79.1%，发电量增长了11.8倍，水泥增长了19.9倍，化肥增长了5.7倍。改革开放30年来，铁路虽然也取得了长足进步，但与国民经济持续快速增长相比，发展是滞后的。1978年到2007年，全国铁路营业里程从5.17万公里增长到 7.8万公里，增长50.9%，年均仅增长1.4%。

在我国现有的高速铁路中，桥梁所占比例非常大。其中广珠城际铁路桥梁比例为94%，京津城际铁路桥梁占线路长度的88%，京沪高速铁路桥梁占线路总长的80%，总体来看我国高铁总里程中桥梁占线路总长超过50%。

基本特点

1、高速铁路非常平顺，以保证行车安全和舒适性，高速铁路都是无缝钢轨，而且时速300公里以上的高速铁路采用的是无砟轨道，就是没有石子的整体式道床来保证平顺性。

2、高速铁路的弯道少，弯道半径大，道岔都是可动心高速道岔。

3、大量采用高架桥梁和隧道。来保证平顺性和缩短距离。

4、高速铁路的接触网，就是火车顶上的电线的悬挂方式也与普通铁路不同，来保证高速动车组的接触稳定和耐久性。

5、高速铁路的信号控制系统比普通铁路高级，因为发车密度大，车速快，安全性一定要高。

大跨度铁路桥梁车桥空间耦合振动研究 大跨度铁路桥梁车桥动力响应理论分析及试验研究 铁路桥梁在列车荷载作用下的动力分析 车桥耦合振动方程的分组迭代求解

采用空间单元和杆单元的有限元模型来模拟桥梁，车辆模型具有27个自由度，轮轨横向力采用简化的轮轨接触理论，并考虑轨道不平顺的影响，通过轮轨间的位移关系将桥梁的动力学方程与车辆的运动方程联系起来，分析了大跨度铁路桥梁车桥空间耦合振动，并采用分组迭代求解车桥空间振动相互作用的弱耦合特性，且系统分析了铁路桥梁在列车荷载作用下的动力响应

轨道梁参数对磁浮车—高架桥垂向耦合动力响应的影响研究

建立了梁、壳单元两种的轨道板模型对车桥垂直方向动力耦合的进行了深入研究

车‐线‐桥耦合振动及列车走行性 高芒芒

轨道不平顺导致的车桥耦合振动分析

分析了车桥耦合中的轨道不平顺因素的影响 桥梁响应主要随车速及不平顺样本函数的不同而变化

轨道不平顺导致的车桥耦合振动分析

采用23个自由度的车辆模型，假定钢轨与车轮始终保持接触，采用分离的车辆、桥梁运动微分方程

高速铁路列车—线路—桥梁耦合振动理论及应用研究

耦合机车车辆、轨道及桥梁作为一个大系统，研究高速行车条件下轨道及桥梁结构的动力特性

Railway‐bridge impact: simplified train and bridge model

将机车车辆简化为由车体、前后转向架、各轮对等部件组成，各部件看成刚体，通过弹簧与阻尼联系起来，建立了复杂的车辆模型来分析铁路车桥系统的振动响应问题

Vertical and lateral dynamic response of railway bridges due to nonlinear vehicles and track irregularities

建立了21个自由度的车辆模型：轮对具有横摆和摇头两个自由度，车体可以模拟浮沉、点头、横摆、摇头、侧滚运动

Unsprung wheel‐beam interactions using modal and finite element models

定义轮轨接触单元 模拟分析弹簧轮与轨道之间的动力响应 计算了轨道不平顺下的车桥响应情况 无弹簧质量与桥梁之间的相互作用。

目前各国高速铁路几乎都能满足最小行车间隔时间4分钟及其以下（日本可达3分钟）的要求，扣除维修时间4小时，则每天可开行的旅客列车约为280对；如每列车平均乘坐800人，年均单向输送能力将达到82000万人；如果采用双联列车或改用双层客车，载客高达1.65亿人。4车道高速公路客运专线，单向每小时可通过小轿车1250辆，全天工作20h，

可通过25000辆。如大轿车占20%，每平均乘坐40人；小轿车占80%，每车乘坐2人，年均单向输送能力为8760万人。航空运输主要受机场容量限制，如一条专用跑道的年起降能力为12万架次，采用大型客机的单向输送能力只能达到1500万～1800万人。

《“十二五”综合交通运输体系发展规划》提出，到2015年中国快速铁路营业里程达4.5万公里，五年增长率达438.4%。由此可见未来五年铁路建设仍将是中国交通运输体系建设的重头戏。根据《规划》，“十二五”中国铁道建设要完成贯通北京至哈尔滨（大连）、北京至上海、上海至深圳、北京至深圳、青岛至太原、徐州至兰州、上海至成都、上海至昆明等“四纵四横”客运专线。同时，建设北京至呼和浩特、张家口经西安至成都、成都经贵阳至广州、合肥至福州、南京至杭州、合肥至蚌埠、吉林至珲春、沈阳至丹东、哈尔滨至佳木斯、南宁至北京等客运专线辅助线、延伸线和联络线，扩大快速客运覆盖范围、快速铁路营业里程达4.5万公里，连接全国省会城市、基本覆盖50万以上人口城市。随着高铁建设的全面启动，高铁土建工程及高铁设备需求将大规模增长，高铁行业整个产业链将受益。

Jeffcott关于动载荷作用下梁的振动的研究 把车辆简化为一移动的载荷,即当作一个移动常量力来考虑而忽略其惯性当车辆的质量相对桥梁结构非常小且桥面平整度较好时,这样的简化研究方法还是很实用和简便的

Blejwas当车辆的惯性不可以忽略时,就需要使用改进的模型,于是就提出了移动质量模型

在反映车桥耦合性质上仍然是不完善的

Vibration reduction of high‐speed railway bridges by adding size‐adjusted vehicles

通过增加可调整大小的车厢来消减车桥振动

Dynamic behavior of long‐span box girder bridges subjected to moving loads: Numerical analysis and experimental verification

三维离散模型 当列车速度超过250km/h时，考虑轨道作用则结构的振动幅度会有所减弱

Dominant frequencies of train‐induced vibrations

刹车与加速情况下的车桥相互作用问题

Dynamics of Railway Bridges

推到从简单的移动力、移动质量模型到包括转向架在内且考虑了弹簧阻尼器的复杂模型作用于简支梁时的解析解

G.H.Tan用二维格排梁模型来模拟桥梁的纵向主梁及横向隔板与桥面板,并计入了桥梁的扭曲和塑性屈服效应;提出了改进的7自由度(DOF)二轴车辆的三维模型;但其缺点在于没有考虑车辆不对称过桥时,结构的响应。

Vibration of solids and structures under moving loads

考虑轨道不平顺、动力车轮不平衡等复杂因素，建立了相关的运动方程和力学模型

Impact response of high speed rail bridges and riding comfort of rail cars

采用动态凝聚法求解车桥系统的动力响应问题，将所有与车体有关的自由度在单元级进行凝