摘要：近些年来，中国铁路有限的运能与国内庞大的客货运输需求间的巨大鸿沟，使得中国铁路必须在短时间内实现跨越式进展。既有线路的六次大提速以及高速铁路和客运专线的蓬勃进展，切实有效的增大了运能和运输效率。中国铁路的快速进展带来了车速的显著提升和轨道结构形式的优化，现今无砟轨道的结构形式已经逐渐成为新的进展方向。高速铁路无砟轨道系统在带来巨大的社会经济效益的同时，也使得轨道结构动应力增加，振动噪声不足突出等一系列不足，严重时将危机运营安全。无砟轨道与传统的有砟轨道有很大不同，国内相关论述探讨实验还处于起步阶段，很多方面都是暂时借用国外的论述成果，所以对高速铁路无砟轨道系统的动力特性探讨已经迫在眉睫，有很强的现实作用。本论文在大量论述浅析探讨的基础上，将移动单元法运用到无砟轨道系统的探讨当中，并提出了与之相对应的高速列车—无砟轨道—路基耦合系统计算模型，该模型的计算中融合了有限元法与移动单元法。首先该计算模型离散为上下两个部分。上部车辆单元为一节车厢，利用有限元法和Lagrange方程即可计算出车辆单元的质量矩阵，阻尼矩阵和刚度矩阵；而下部轨道单元离散为三层梁单元，利用移动单元法即可计算出轨道单元的质量矩阵，阻尼矩阵和刚度矩阵。该模型在计算时可选取适当的下部轨道长度，并将车辆单元耦合在轨道单元中间处，可以一次集成整个模型的总质量矩阵，总阻尼矩阵和总刚度矩阵。利用移动单元法和有限元法建立的该高速列车—无砟轨道—路基耦合系统模型具有以下优点：第一，因为轮轨接触点不变，由此就消除了追踪每个单元的接触点的必要；第二，车辆永远不会到达边界，就消除了边界对计算结果的影响；第三，该策略还可以探讨变速的情况。此外，该模型还可以利用不同尺寸的单元，尤其在多接触点不足的时候，可以大大提升模化效率。利用matlab软件将高速列车—无砟轨道—路基耦合系统计算模型程序化，通过调整程序中相关参数即可达到模拟现实情况的仿真计算。文中主要计算浅析了两种不同的工况，即变化车辆速度和轨道不平顺状态下的车辆无砟轨道系统的动力响应；还计算了轨道结构各部分参数对车辆轨道系统振动特性的影响。为了得到车辆无砟轨道系统动力响应的第一手资料和更好的验证文中提出的模型和计算论述的正确性，特地选取了某高速铁路路基段进行了现场测试。测试结果与模型的仿真计算进行了比较，除去一些客观因素，取得了较好的一致性。文章总结出以下结论：（1）无砟轨道结构中的钢轨，轨道板和混凝土支撑层的位移，加速度等响应与列车运转速度密切相关，列车速度越快，动力响应值越大，响应越剧烈。（2）无砟轨道结构中的钢轨，轨道板和混凝土支撑层的位移，加速度等响应与轨道不平顺状态密切相关，轨道不平顺状态越差，动力响应值就越大，越剧烈。（3）无砟轨道结构的动应力与列车速度和轨道不平顺状态都密切相关，车速越快，轨道不平顺状态越差，轮轨接触力的值就越大。（4）车体振动加速度作为影响乘客乘坐舒适度的重要指标，列车运转速度和轨道不平顺状态对其值的影响有限，说明动车组中的一系和二系弹簧阻尼系统的减振作用显著。（5）通过变换参数的计算，得出了轨道结构部分参数的合理取值范围。尽管本论文提出的计算模型与策略有较好的准确性和实用性，但是难免有着不足之处，文章最后在全面总结论文的基础上，提出了课题中还有价值记忆不探讨的若干不足。关键词：移动单元法论文高速列车—无砟轨道—路基模型论文车辆单元论文轨道单元论文动力响应论文
摘要3-5
ABSTRACT5-9
主要符号说明9-11
第一章 绪论11-22
1.1 课题的背景及作用11-14
1.2 国内外探讨近况14-20
1.2.1 国外探讨近况14-16
1.2.2 国内探讨近况16-20
1.2.3 小结20
1.3 本论文所要做的内容20-22
第二章 高速列车－无砟轨道－路基垂向耦合系统单元模型22-39
2.1 模型中的基本检测设22
2.2 利用移动单元法建立无砟轨道－路基三层梁单元模型22-31
2.2.1 耦合模型和计算方程的推导23-25
2.2.2 计算轨道单元质量、阻尼和刚度矩阵25-31
2.3 整车附有二系弹簧质量系统模型31-37
2.3.1 车辆单元的弹性势能32-36
2.3.2 车辆单元的动能36
2.3.3 车辆单元的耗散能36-37
2.3.4 车辆的运动方程37
2.4 高速列车—无砟轨道—路基耦合系统动力方程37-39
第三章 高速列车－无砟轨道－路基垂向耦合系统振动特性浅析39-86
3.1 高速列车－无砟轨道－路基模型的验证39-41
3.2 垂向耦合系统模型仿真计算和垂向动力特性浅析41-48
3.3 不同工况对列车—无砟轨道结构振动特性的影响48-74
3.3.1 不同速度对列车—无砟轨道结构的影响48-64
3.3.2 不同轨道不平顺状态对列车—无砟轨道结构的影响64-74
3.4 轨道主要参数对系统动力特性的影响浅析74-84
3.4.1 轨下垫板刚度的影响74-76
3.4.2 轨下垫板阻尼的影响76-77
3.4.3 CA 砂浆刚度的影响77-79
3.4.4 CA 砂浆阻尼的影响79-81
3.4.5 路基刚度的影响81-82
3.4.6 路基阻尼的影响82-84
3.5 本章小结84-86
第四章 现场测试86-93
4.1 现场测试86-92
4.2 比较浅析92-93
第五章 结论与展望93-96
5.1 本论文的主要内容93
5.2 本论文的主要结论93-95
5.3 展望95-96
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