跨座式單軌交通車(chē)輛與軌道梁的動(dòng)力相互作用研究.pdf

1、本文建立了跨座式單軌交通系統(tǒng)的車(chē)輛-軌道梁動(dòng)力相互作用分析模型。該模型考慮了車(chē)輛與軌道梁之間的非線(xiàn)性輪軌接觸關(guān)系，考慮了所有輪胎的側(cè)偏特性及振動(dòng)對(duì)側(cè)偏力的影響，并考慮了輪胎可能與軌道梁分離的情況。在該模型基礎(chǔ)上加入橫風(fēng)荷載，建立了車(chē)輛-軌道梁-風(fēng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析模型。主要進(jìn)行了如下幾方面的研究工作:
　　(1)在詳細(xì)分析橡膠充氣輪胎的結(jié)構(gòu)、振動(dòng)特性和側(cè)偏特性等力學(xué)特性的基礎(chǔ)上結(jié)合跨座式單軌交通系統(tǒng)的特點(diǎn)，建立了走行輪、導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪

2、的力學(xué)模型。該模型考慮了輪胎徑向振動(dòng)的非線(xiàn)性特性;考慮了軌道梁振動(dòng)因素對(duì)輪胎側(cè)偏特性和縱向滑轉(zhuǎn)的影響;考慮了輪胎脫離軌道面時(shí)對(duì)車(chē)輛-軌道梁系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)的影響。
　　(2)建立了15個(gè)自由度的跨座式單軌車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)模型，并應(yīng)用D'Alembert原理推導(dǎo)了相應(yīng)的振動(dòng)微分方程;將軌道梁簡(jiǎn)化為歐拉梁，建立了軌道梁的振動(dòng)微分方程;結(jié)合輪軌接觸關(guān)系，采用模態(tài)綜合法，建立了車(chē)輛-軌道梁系統(tǒng)的耦合運(yùn)動(dòng)控制方程?；诒疚牡姆治隼碚摚捎肰isua

3、l Fortan6.5編制了車(chē)輛-軌道梁系統(tǒng)動(dòng)力相互作用分析的大型計(jì)算程序，并給出了程序的具體流程。
　　(3)以重慶市跨座式單軌交通系統(tǒng)牛角沱至李子壩區(qū)段的一預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁(Z206-25梁)為研究對(duì)象，模擬了跨座式單軌列車(chē)從駛?cè)氲今偝鲕壍懒旱娜^(guò)程，計(jì)算了不同車(chē)速下軌道梁和車(chē)輛的各項(xiàng)動(dòng)力響應(yīng)，并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果做了比較，以驗(yàn)證本文建立的分析模型及計(jì)算程序的可靠性。同時(shí)，還對(duì)施加在導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪的預(yù)壓力的合理取值范圍進(jìn)行

4、了研究探討。
　　(4)將本文建立的車(chē)輛-軌道梁動(dòng)力相互作用計(jì)算模型與已有的常用計(jì)算模型進(jìn)行了比較。計(jì)算了不同車(chē)速下各模型的軌道梁和車(chē)輛的各項(xiàng)動(dòng)力響應(yīng)，并將其結(jié)果作對(duì)比，以了解各種模型的適用情況。同時(shí)，對(duì)各輪胎的側(cè)偏特性對(duì)車(chē)輛-軌道梁系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)的影響進(jìn)行了研究探討。
　　(5)在車(chē)輛-軌道梁動(dòng)力相互作用計(jì)算模型的基礎(chǔ)上加入橫風(fēng)荷載，建立了車(chē)輛-軌道梁-風(fēng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型，計(jì)算分析了車(chē)輛和軌道梁在不同風(fēng)速和不同車(chē)速影響下的

5、橫向動(dòng)力響應(yīng)，并研究了橫風(fēng)荷載對(duì)車(chē)輛和軌道梁動(dòng)力響應(yīng)的貢獻(xiàn)。
　　研究表明:本文建立的計(jì)算模型基本能描述實(shí)際的車(chē)輛-軌道梁相互作用的關(guān)系，可以應(yīng)用到類(lèi)似的軌道梁的設(shè)計(jì)和計(jì)算中;風(fēng)速小于15 m/s時(shí)，對(duì)導(dǎo)向輪和穩(wěn)定輪施加10 kN的預(yù)壓力可以使各輪胎始終貼靠軌道滾動(dòng);車(chē)輛和軌道梁的響應(yīng)總體上隨車(chē)速和風(fēng)速的提高而增大，車(chē)速小于80 km/h，風(fēng)速小于20 m/s時(shí)，列車(chē)能夠安全、舒適地通過(guò)軌道梁;走行輪的側(cè)偏特性對(duì)車(chē)輛和軌道梁的響應(yīng)