一種軌道列車動荷載的計算方法
【專利摘要】一種軌道列車動荷載的計算方法，包括以下步驟，S1：列車停運時，測量鋼軌上表面某點B受到的力錘激勵力F錘擊與鋼軌下部某點A的豎向加速度響應aA，錘擊，計算出兩者之間的振動傳遞函數(shù)H(s)；S2：列車運行時，現(xiàn)場實測鋼軌下部的A點的豎向加速度時域信號a(t)實測，將a(t)實測轉(zhuǎn)換成復頻域信號a(s)實測；S3：結(jié)合H(s)和a(s)實測，推導出復頻域的列車動載荷F(s)；S4：將F(s)轉(zhuǎn)換成時域信號；S5：將F(s)輸入數(shù)值計算模型，求解軌道中心線附近地面的振動加速度響應，將該振動加速度與現(xiàn)場實測振動加速度進行對比，對列車動荷載進行幅值調(diào)整，得到最終的列車動荷載。本發(fā)明所揭示的軌道列車動荷載的計算方法，可以簡便、精確地求解軌道中心線附近地面的振動加速度響應。
【專利說明】一種軌道列車動荷載的計算方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及荷載計算領域，尤其涉及軌道列車動荷載的計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]軌道交通為人們的生活帶來了巨大便利，然而由軌道交通系統(tǒng)引起的環(huán)境振動問題日益嚴重，引起人們的廣泛重視和研究。對軌道交通引起的環(huán)境振動問題，大部分的早期研究所采用的都是解析法和試驗法。近二十多年，隨著高性能計算機的問世，各種數(shù)值方法成為模擬軌道交通環(huán)境振動問題的一個非常有效的工具，并且發(fā)揮著越來越重要的作用。國內(nèi)大部分研究者現(xiàn)在采用的就是這種方法，比較常用的數(shù)值模擬方法包括有限元方法、邊界元方法和混合法。
[0003]軌道列車運行時，由于列車本身的動力作用和輪軌接觸動荷載，使車輛和軌道結(jié)構(gòu)發(fā)生振動。軌道結(jié)構(gòu)的振 動通過道床、隧道等結(jié)構(gòu)傳入地層，產(chǎn)生振動波，進而引起沿線附近建筑物的振動。因此，在軌道交通環(huán)境振動的數(shù)值模擬中，首先需要進行軌道列車動荷載(亦稱豎向輪軌力)計算，為數(shù)值模擬計算模型提供輸入力。
[0004]目前，確定軌道列車動荷載的方法主要有以下三種:模型分析法、經(jīng)驗分析法和實測分析法。在上述三種方法中，實測分析法更接近實際情況，因此將實測分析法得到的列車動荷載輸入數(shù)值計算模型，得到的計算結(jié)果更為準確。
[0005]實測分析法通過現(xiàn)場實驗的方法獲得列車動荷載。有兩種方法可供采用:一種是實測列車動荷載法，即現(xiàn)場實測鋼軌動載荷，直接換算用于計算的列車動荷載；另一種是荷載數(shù)定法，是現(xiàn)場實測鋼軌振動加速度，利用頻譜分析得出鋼軌振動加速度的數(shù)定表達式，然后再根據(jù)車輛振動簡化模型，通過建立輪系的運動方程，推導出列車動載荷。上述兩種方法的具體計算方法如下:
[0006](I)實測列車動荷載法
[0007]根據(jù)剪應力法，將應變花貼于軌枕之間的鋼軌一側(cè)，對列車通過時鋼軌的側(cè)表面應力進行測試。利用地鐵列車進行靜荷載標定，通過換算獲得地鐵列車通過時鋼軌承受的豎向荷載。在進行有限元計算時，假定列車動荷載經(jīng)鋼軌傳至道床成為沿軌道中心線均勻分布的線載荷，計算公式為:
[0008]F{t) = K.[0009]式中:F(t)為沿軌道中心線均勻分布的線載荷；P(t)為實測的鋼軌豎向載荷；Nb為每節(jié)車輛的轉(zhuǎn)向架數(shù)；nw為每個轉(zhuǎn)向架的輪對數(shù)；L為車輛長度,K為分散系數(shù),考慮到鋼軌、軌枕對列車載荷的傳遞到道床表面的分散作用，K 一般按經(jīng)驗值取為0.6~0.9。
[0010](2)實測荷載數(shù)定法
[0011]這是一種根據(jù)實測鋼軌振動加速度獲得軌道豎向列車振動荷載的方法。列車引起的鋼軌振動具有隨機性，經(jīng)小波分解和重構(gòu)后的鋼軌加速度時程可以認為是一個具有零均值的各態(tài)歷經(jīng)的平穩(wěn)高斯過程，因此可以將現(xiàn)場測試得到的鋼軌振動加速度波形經(jīng)FFT變化后，可以分解成許多不同頻率的正弦波和余弦波之和，用Fourier級數(shù)表示，即:
【權(quán)利要求】
1.一種軌道列車動荷載的計算方法，其特征在于:包括以下步驟， 51:列車停運時，采用錘擊法測量鋼軌上表面某點B受到的力錘激勵力Fiss與鋼軌下部某點A的豎向加速度響應3&18擊,根據(jù)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道列車動荷載的計算方法，其特征在于:在步驟SI中，點B與點A在鋼軌的同一橫截面上，該橫截面位于相鄰的兩個軌枕區(qū)間的中間部位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道列車動荷載的計算方法，其特征在于:在步驟S4中，先求出列車動荷載的頻譜F(co)和對應的相位，然后利用下式對頻域信號進行處理，得到列車動荷載的時域信號:
【文檔編號】G06F19/00GK103984874SQ201410250483
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】李雙, 侯晉, 施毅, 李成 申請人:蘇州大學