湖南省高校创新平台开放基金(13K006)
- 作品数：13 被引量：111H指数：7
- 相关作者：朱志辉余志武王力东郭向荣戴公连更多>>
- 相关机构：中南大学西南交通大学高速铁路建造技术国家工程实验室更多>>
- 发文基金：湖南省高校创新平台开放基金国家自然科学基金牵引动力国家重点实验室开放基金更多>>
- 相关领域：交通运输工程建筑科学机械工程航空宇航科学技术更多>>
- 横风作用下货物列车通过大跨度铁路斜拉桥的走行安全性研究被引量：16
- 2016年
- 根据弹性系统动力学总势能不变的原理,以轨道不平顺作为自激励、风荷载作为外部激励,建立考虑风荷载作用的车—桥系统耦合振动方程,对横风作用下满载和空载2种运营工况下货物列车通过大跨度铁路斜拉桥时的走行安全性进行研究。结果表明:在桥面风速为25m·s-1情况下,当车速低于100km·h-1时满载货物列车的脱轨系数和轮重减载率均未超标,而车速高于40km·h-1时空载货物列车的脱轨系数和轮重减载率均超标;相对于满载工况,空载工况下桥梁与列车的动力响应受车速和桥面风速的影响较大,而受列车在桥面迎、背风位置的影响较小;在横风作用下,货物列车通过大跨度铁路斜拉桥时,空载工况的车辆响应明显大于满载工况,因此货物列车以空载状态通过大跨度铁路斜拉桥时应根据桥面风速合理降低车速。
- 郭向荣何玮朱志辉何旭辉
- 关键词：货物列车大跨度斜拉桥横风作用动力响应
- 地震作用下铁路斜拉桥动力响应及行车安全性研究被引量：8
- 2017年
- 为研究高速铁路斜拉桥在地震作用下的车-桥耦合动力响应及列车走行性能,以新建杭长客专铁路长沙段(112 m+80 m+32 m)槽型截面独塔斜拉桥为研究对象,利用车-线-桥耦合动力学分析软件TRBF-DYNA建立了考虑地震作用的列车-轨道-桥梁耦合系统空间动力分析模型。采用等效荷载法计算轨道-桥梁子系统的地震响应,通过考虑拟静力位移分量,将钢轨相对地震响应转化为绝对坐标系下动力响应,最终通过空间轮轨滚动接触模型将地震作用传递至车辆子系统。对比分析了不同列车运行速度和不同地震强度条件下桥梁、列车动力响应的变化规律,评估了列车行车安全性能。结果表明:地震对列车运行安全性有显著影响,根据我国规范可判断列车在7度、8度、9度多遇地震下的安全行车速度阈值分别为200 km/h、180 km/h和140 km/h;根据轮轨接触评判准则,在80 km/h^240 km/h的行车速度范围内,在7度、8度和9度多遇地震下轮轨相对位移仍在安全范围内。
- 朱志辉杨乐王力东蔡成标戴公连
- 关键词：地震有限元铁路斜拉桥动力响应
- 列车—轨道—桥梁耦合系统动力方程求解方法对计算精度和效率的影响被引量：20
- 2016年
- 基于轮轨Hertz接触模型,分别建立列车—轨道—桥梁垂向耦合系统的分离迭代法和耦合时变法的系统动力方程。根据系统最高频率以及谱半径理论分析这2种系统动力方程对时间积分步长的要求以及在计算收敛性方面的差别;以8辆车编组的高速列车通过5跨简支梁桥为例,对比这2种系统动力方程的计算精度,并分析耦合时变系统动力方程不同时间积分步长对不同动力响应指标计算精度的影响规律。结果表明:分离迭代法系统动力方程受积分步内迭代稳定性和计算精度的双重控制,其时间积分步长必须小于0.2ms;而耦合时变法系统动力方程则允许采用较大的时间积分步长,但不同动力响应指标的计算精度受时间积分步长的影响不同,其中,钢轨位移、车体振动加速度、桥梁位移以及轮轨垂向力等指标对时间积分步长的变化不敏感,在1ms的积分步长下即可得到精确解,而钢轨和桥梁的振动加速度指标对时间积分步长的变化敏感,时间积分步长需要小于0.4ms。
- 朱志辉龚威王力东蔡成标余志武
- 关键词：高速列车动力响应
- 列车-高架桥式客站耦合系统振动响应分析被引量：3
- 2016年
- 针对中国高速铁路"站桥合一"大型枢纽客站的车致振动问题,以新长沙南站为例,利用自主开发的计算分析软件TRBF-DYNA建立了列车-轨道-客站耦合系统空间整体动力学分析模型,研究车致客站振动响应的分布规律、传播和衰减规律。车辆采用31自由度车辆模型,采用有限元方法建立轨道-客站三维整体动力学模型,轮轨之间采用空间非线性接触模型。开展了单线和双线行车工况下的列车-轨道-客站耦合振动分析。结果表明:受列车竖向动力荷载控制,客站以竖向振动为主;无砟轨道结构可以过滤轮轨高频激励,降低列车对轨道层主梁的冲击作用;桥式结构体系可以较好地减小轨道层振动对上部结构振动的影响;双线行车引起的客站振动响应高于单线行车,但均能满足舒适性要求;车辆行车安全性指标符合规范要求,表明该客站结构设计具有较高的安全储备。
- 朱志辉王力东蒋小金余志武蔡成标
- 关键词：高速列车客站动力响应轮轨接触无砟轨道
- 车致“站桥合一”大型客站的振动响应被引量：6
- 2016年
- 针对高速列车通过"站桥合一"客站所引起的客站振动问题,探讨车致客站振动响应特点、车致振动传播规律和客站振动主要影响因素。首先,以天津西站站房结构为例,利用自主开发的计算分析软件TRBF-DYNA建立"站桥合一"客站的列车-轨道-客站耦合系统空间整体动力学数值模型,分别采用多刚体动力学方法建立31自由度车辆模型,采用三维有限元方法建立轨道-客站系统模型,采用可分离式的非线性赫兹接触模型模拟轮轨接触。最后,对不同工况下列车-轨道-客站耦合振动进行分析。研究结果表明:客站以竖向振动为主,沿着与线路垂直方向和楼层高度方向,车致振动在传播的过程中快速衰减;客站动力响应及列车行车安全性指标符合规范要求,表明我国现行"站桥合一"大型客站结构设计安全度较高。
- 朱志辉王力东官斌余志武郭向荣
- 关键词：客站高速列车动力响应轮轨接触无砟轨道
- 列车—“站桥合一”大型客运站耦合振动响应分析被引量：14
- 2014年
- 为研究列车高速通过"站桥合一"大型复杂客运站时所引起的结构振动问题,以天津西站为例,利用自主开发的TRBF-DYNA软件开展列车—客运站耦合系统振动响应研究。分别采用有限元法建立轨道—客运站整体三维模型、采用多刚体动力学方法建立31个自由度的车辆模型,应用非线性赫兹接触理论模拟轮轨之间可分离的接触关系,对客运站结构进行模态分析以及高速行车条件下的列车—客运站耦合振动响应分析。结果表明:客运站的轨道层刚度满足要求,自振频率大于规范规定的最低限值;客运站结构的振动受列车竖向动力荷载控制,并以竖向振动为主;沿客运站结构高度方向,轨道层的振动响应最大,高架层次之,屋顶层最小;轨道层及高架层的振动响应随着测点距线路水平距离的增加而快速衰减;在车致振动从钢轨向客运站结构的传递过程中,无砟轨道结构可以起到很好的减振作用,可有效降低列车对轨道层的冲击作用;客运站结构的动力响应及列车行车安全性指标符合规范要求,天津西站的结构设计安全,具有较高的安全储备。
- 朱志辉官斌余志武郭向荣
- 关键词：列车动力响应轮轨接触无砟轨道
- 制动工况下高墩铁路桥梁纵向动力响应研究被引量：3
- 2017年
- 研究目的:为研究高速列车制动对高墩桥梁纵向动力响应的影响,本文利用自主研发软件TTBLS-DYNA建立列车-轨道-桥梁耦合系统纵向动力模型,分别采用有限元方法建立轨道-桥梁三维空间模型,采用刚体动力学方法建立车辆纵向动力模型。依据动车组的制动减速度特性曲线,通过数值积分方法求解车辆和桥梁耦合动力方程,进行耦合系统纵向动力响应分析,并以石夹沟高墩简支梁桥为例进行车-桥纵向耦合振动分析。研究结论:(1)高速列车在高墩桥梁上快速制动时,对高墩桥梁纵向振动影响较小,主梁纵向位移最大值为0.17 mm,纵向加速度最大值为58 mm/s2;(2)列车制动过程中,主梁纵向位移具有累积性,最大值一般出现在列车制动停车之前,而纵向振动加速度与之相反,最大值一般出现在列车停车瞬间;(3)按照现行《铁路桥涵设计规范》制动力静力计算方法得到的最大墩底弯矩为3 960.7 kN·m,本文算法得到的最大值为1 152.0 kN·m,仅为规范静力算法的31.5%,表明规范对制动力的取值具有较大的安全储备;(4)本研究成果可为高墩铁路桥梁的设计提供参考。
- 朱志辉闫铭铭徐智伟余志武戴公连
- 关键词：制动
- 制动工况下“站桥合一”客站纵向动力研究被引量：4
- 2017年
- 为研究高速列车制动对"站桥合一"客站纵向动力响应的影响,利用自主研发软件TTBLS-DYNA建立列车-轨道-客站耦合系统纵向动力模型。分别采用有限元方法建立轨道-客站三维空间模型,采用刚体动力学方法建立车辆纵向动力模型。依据动车组的制动减速度特性曲线,通过数值积分方法求解车辆和客站耦合动力方程,进行耦合系统纵向动力响应分析,并以天津西客站为例进行车-站纵向耦合振动分析。研究结果表明:高速列车站内制动对客站结构纵向动力响应影响较小,列车停车瞬间轨道层及高架层纵向位移及加速度达到最值;双线反向制动工况下客站各层结构纵向位移及加速度较单线制动小;车致振动沿楼层高度方向传递过程中,振动加速度逐渐衰减,屋顶层加速度最小;客站各层纵向位移及加速度最大值均随列车制动级别的增大而增大,轨道层加速度最大值增幅最为显著。
- 方联民朱志辉闫铭铭徐智伟余志武
- 关键词：高速列车制动动力响应
- 轨道不平顺短波分量对列车-简支梁桥耦合振动的影响被引量：12
- 2016年
- 轨道不平顺作为车-桥耦合振动的主要激励源,直接影响桥梁及高速列车运行的安全性和舒适性.为研究轨道不平顺中短波分量对列车-简支梁桥耦合系统动力响应的影响规律,以高速铁路32m简支箱梁为例,采用德国高速低干扰轨道不平顺谱生成轨道不平顺样本,建立了列车-轨道-桥梁耦合系统空间动力学分析模型.对比分析了5种不同最短截止波长的轨道不平顺样本对耦合系统振动响应的影响规律.研究结果表明：轨道不平顺样本中1m左右的短波长分量会显著增加轮轨力、轮重减载率、脱轨系数和桥梁跨中加速度,但对桥梁跨中位移、轮轨偏移量和车辆振动加速度的影响较小;1~2m的短波长成分是引起轮重减载率超标的主要因素,减少轨道不平顺中1~2m的短波长分量可以有效提高列车行车安全性指标.
- 朱志辉王力东杨乐余志武
- 关键词：高速铁路轨道不平顺动力响应车桥耦合系统轮重减载率
- 卸索期间列车—斜拉桥耦合动力响应分析被引量：5
- 2015年
- 以沪昆高速铁路长沙段三跨(112+80+32)m独塔斜拉桥为研究对象,利用自主研发的车桥耦合振动分析软件TRBF-DYNA开展斜拉桥维修卸索施工期间的桥梁动力响应及列车走行性分析。采用多刚体动力学方法建立31个自由度的车辆模型,采用有限元方法建立轨道—斜拉桥模型,轮轨间竖向采用Hertz非线性接触模拟,横向采用蠕滑理论模拟。分析结果表明:卸索对桥梁刚度的影响不大,对桥梁自振频率的影响在5%以内;卸索期间车致桥梁振动响应略有增加,其中桥面主跨竖向振动位移最大增加了10.8%,但其他参数增幅较小;桥塔以纵向振动为主,不同卸索工况对桥塔纵向振动影响显著;各卸索工况主要影响车辆竖向加速度,对列车其他运行安全性指标影响较小;在卸索期间,列车的行车安全性和平稳性指标均满足规范要求。
- 朱志辉王小飞吕连兵戴公连程玉莹
- 关键词：斜拉桥行车安全性高速铁路
