[发明专利]重载铁路桥上无砟轨道动力学特性评价方法

说明书

重载铁路桥上无砟轨道动力学特性评价方法，包括：重载铁路桥上无砟轨道方案分析；建立动力学计算模型，确定评价指标体系，分析车辆‑轨道系统的动力特性；建立不同方案与动力性能的关系；结合层次分析法确定各级评价指标权重，逐级进行评价，最终得到评价结果，对需要进行优化的部件进行局部优化。本发明对比不同无砟轨道结构的动力特性逐级进行评价，为重载铁路桥上无砟轨道结构类型选择及参数取值提供基础。

技术领域

本发明属于重载铁路轨道技术领域，特别涉及一种重载铁路桥上无砟轨道动力学特性评价方法。

背景技术

重载铁路运输因其运能大、效率高、运输成本低等优点，受到世界各国的广泛重视，是国际公认的铁路货运发展方向，成为世界铁路发展的重要趋势。重载铁路的运量和列车轴重较大，为适应重载列车荷载的特点，确保行车安全，应采用配套的轨道结构。目前，世界上重载铁路的轨道结构型式主要为有砟轨道，为适应重载列车轴重和运量提高的要求，世界各国加强了有砟轨道结构强度，但是有砟轨道自身的固有缺陷日益明显，如道床残余变形加大、道床粉化板结严重等。近年来，随着无砟轨道的快速发展，它具有稳定性好、平顺性高、维修工作量少，耐久性强等优点，已成为重载铁路轨道的一个重要发展方向。

目前，国外仅有少数国家在重载铁路上进行了无砟轨道结构的尝试，而国内重载铁路无砟轨道的研究也刚刚起步，重载铁路无砟轨道领域技术有待进一步完善。目前，重载铁路铺设的无砟轨道类型主要有整体直接式、弹性支承块式、双块式、长枕埋入式等，且基本上应用于隧道内。相对于隧道内无砟轨道结构，重载铁路桥上无砟轨道的受力更为复杂。因此，需要专门针对重载铁路桥上无砟轨道的动力特性开展研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种重载铁路桥上无砟轨道动力特性评价方法，以为重载铁路桥上无砟轨道结构类型选择提供基础。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

1.本发明的一种重载铁路桥上无砟轨道动力特性评价方法，其特征在于：所述评价方法包括：

重载铁路桥上无砟轨道方案分析，针对提出的重载铁路桥上无砟轨道方案，对其轨道结构进行分析；

建立动力学计算模型，确定评价指标体系：基于车辆-轨道-桥梁耦合动力学理论，建立重载列车-无砟轨道-桥梁耦合动力学模型，根据相关动力学评价指标，确定重载铁路桥上无砟轨道动力学性能指标；

计算重载列车通过不同桥上无砟轨道结构时系统的动力学响应，并对计算结果进行归一化处理；

结合层次分析法确定各级评价指标权重，逐级进行评价。

该方法具体包括如下步骤：

步骤S1：重载铁路桥上无砟轨道方案分析：针对提出的重载铁路桥上无砟轨道方案，对其轨道结构进行分析；

步骤S2：车辆-轨道系统的动力特性分析，建立动力学计算模型，确定评价指标体系；

步骤S3：建立不同方案与动力性能的关系，计算重载列车通过不同桥上无砟轨道结构时系统的动力学响应，并对计算结果进行归一化处理；

步骤S4：针对步骤S3得到的计算结果，结合层次分析法确定各级评价指标权重；

步骤S5：对不同无砟轨道方案进行逐级评价和优化。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤S2包括如下步骤：

S201：基于车辆-轨道-桥梁耦合动力学理论，采用ANSYS/LS-DYNA大型通用有限元软件建立车辆-无砟轨道-桥梁耦合振动模型，将车辆、轨道和桥梁看作一个相互作用、相互耦合的整体大系统，把轮轨接触关系作为连接车辆和轨道结构的纽带，分析列车作用下轨道和桥梁的动力特性；