重載鐵路車-軌-橋系統(tǒng)垂向建模及動力性能優(yōu)化.pdf

1、重載鐵路運輸提速、大軸重、長編組的發(fā)展需求，對車-軌-橋系統(tǒng)的安全性和耐久性提出了更高的要求，建立動力學仿真模型研究車-軌-橋系統(tǒng)動力學響應并進行優(yōu)化，可以為線路設計提供相關設計依據以滿足其發(fā)展需求。
　　本文將車輛視為多剛體系統(tǒng)，推導了重載鐵路有砟軌道-橋梁有限單元方程，采用赫茲非線性輪軌關系建立了重載鐵路車-軌-橋系統(tǒng)垂向動力學模型，編制Matlab程序實現了車-軌-橋系統(tǒng)動力響應的迭代求解，并與實測數據進行對比驗證了模型的可

2、靠性。隨后選取了車輛、軌道、橋梁參數，進行車-軌-橋系統(tǒng)動力學仿真分析，研究了不同軌道結構參數下系統(tǒng)響應峰值的變化規(guī)律?；谠撟兓?guī)律，設立單目標、多目標動力響應優(yōu)化工況，采用Pareto排序的遺傳算法優(yōu)化方法對車-軌-橋系統(tǒng)動力性能進行優(yōu)化，得到不同工況下最優(yōu)參數取值。通過研究得出以下主要結論:
　　(1)軌道結構參數的變化對車-軌-橋系統(tǒng)各部件響應峰值具有不同程度的影響。當軌下墊層剛度kp和道床厚度hb發(fā)生變化時，主要影響鋼軌

3、、軌枕、道床垂向加速度、速度響應峰值，尤其是垂向加速度響應峰值，對橋梁響應峰值影響不大，且對整個系統(tǒng)垂向位移響應影響不大。
　　(2)單類動力響應峰值優(yōu)化結果表明，鋼軌加速度響應峰值最小時，軌下墊層剛度kp為160MN/m，道床厚度hb為0.31m;道砟塊加速度響應峰值最小時，軌下墊層剛度kp為60MN/m，道床厚度hb為0.60m。不同優(yōu)化結果相互比較時，軌下墊層剛度kp或道床厚度hb的最優(yōu)取值存在差異，實際工程中需兼顧系統(tǒng)響應

4、水平。
　　(3)多類動力響應峰值的優(yōu)化結果表明，鋼軌加速度響應與軌枕加速度響應，或鋼軌加速度響應與道砟塊加速度響應組合時，軌下墊層合理剛度kp為180MN/m，道床合理厚度hb為0.39m，軌枕加速度響應與道砟塊加速度響應組合時，軌下墊層合理剛度kp為160MN/m，道床合理厚度hb為0.60m。本文從車-軌-橋系統(tǒng)動力學響應的角度出發(fā)，結合不同優(yōu)化目標給出了道床厚度、軌下墊層剛度參考取值。
　　(4)在優(yōu)化效率方面，本研