一种轨道列车动荷载的计算方法
【专利摘要】一种轨道列车动荷载的计算方法，包括以下步骤，S1：列车停运时，测量钢轨上表面某点B受到的力锤激励力F锤击与钢轨下部某点A的竖向加速度响应aA，锤击，计算出两者之间的振动传递函数H(s)；S2：列车运行时，现场实测钢轨下部的A点的竖向加速度时域信号a(t)实测，将a(t)实测转换成复频域信号a(s)实测；S3：结合H(s)和a(s)实测，推导出复频域的列车动载荷F(s)；S4：将F(s)转换成时域信号；S5：将F(s)输入数值计算模型，求解轨道中心线附近地面的振动加速度响应，将该振动加速度与现场实测振动加速度进行对比，对列车动荷载进行幅值调整，得到最终的列车动荷载。本发明所揭示的轨道列车动荷载的计算方法，可以简便、精确地求解轨道中心线附近地面的振动加速度响应。
【专利说明】一种轨道列车动荷载的计算方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及荷载计算领域，尤其涉及轨道列车动荷载的计算方法。
【背景技术】
[0002]轨道交通为人们的生活带来了巨大便利，然而由轨道交通系统引起的环境振动问题日益严重，引起人们的广泛重视和研究。对轨道交通引起的环境振动问题，大部分的早期研究所采用的都是解析法和试验法。近二十多年，随着高性能计算机的问世，各种数值方法成为模拟轨道交通环境振动问题的一个非常有效的工具，并且发挥着越来越重要的作用。国内大部分研究者现在采用的就是这种方法，比较常用的数值模拟方法包括有限元方法、边界元方法和混合法。
[0003]轨道列车运行时，由于列车本身的动力作用和轮轨接触动荷载，使车辆和轨道结构发生振动。轨道结构的振 动通过道床、隧道等结构传入地层，产生振动波，进而引起沿线附近建筑物的振动。因此，在轨道交通环境振动的数值模拟中，首先需要进行轨道列车动荷载(亦称竖向轮轨力)计算，为数值模拟计算模型提供输入力。
[0004]目前，确定轨道列车动荷载的方法主要有以下三种:模型分析法、经验分析法和实测分析法。在上述三种方法中，实测分析法更接近实际情况，因此将实测分析法得到的列车动荷载输入数值计算模型，得到的计算结果更为准确。
[0005]实测分析法通过现场实验的方法获得列车动荷载。有两种方法可供采用:一种是实测列车动荷载法，即现场实测钢轨动载荷，直接换算用于计算的列车动荷载；另一种是荷载数定法，是现场实测钢轨振动加速度，利用频谱分析得出钢轨振动加速度的数定表达式，然后再根据车辆振动简化模型，通过建立轮系的运动方程，推导出列车动载荷。上述两种方法的具体计算方法如下:
[0006](I)实测列车动荷载法
[0007]根据剪应力法，将应变花贴于轨枕之间的钢轨一侧，对列车通过时钢轨的侧表面应力进行测试。利用地铁列车进行静荷载标定，通过换算获得地铁列车通过时钢轨承受的竖向荷载。在进行有限元计算时，假定列车动荷载经钢轨传至道床成为沿轨道中心线均匀分布的线载荷，计算公式为:
[0008]F{t) = K.[0009]式中:F(t)为沿轨道中心线均匀分布的线载荷；P(t)为实测的钢轨竖向载荷；Nb为每节车辆的转向架数；nw为每个转向架的轮对数；L为车辆长度,K为分散系数,考虑到钢轨、轨枕对列车载荷的传递到道床表面的分散作用，K 一般按经验值取为0.6~0.9。
[0010](2)实测荷载数定法
[0011]这是一种根据实测钢轨振动加速度获得轨道竖向列车振动荷载的方法。列车引起的钢轨振动具有随机性，经小波分解和重构后的钢轨加速度时程可以认为是一个具有零均值的各态历经的平稳高斯过程，因此可以将现场测试得到的钢轨振动加速度波形经FFT变化后，可以分解成许多不同频率的正弦波和余弦波之和，用Fourier级数表示，即:
【权利要求】
1.一种轨道列车动荷载的计算方法，其特征在于:包括以下步骤， 51:列车停运时，采用锤击法测量钢轨上表面某点B受到的力锤激励力Fiss与钢轨下部某点A的竖向加速度响应3&18击,根据
2.根据权利要求1所述的轨道列车动荷载的计算方法，其特征在于:在步骤SI中，点B与点A在钢轨的同一横截面上，该横截面位于相邻的两个轨枕区间的中间部位。
3.根据权利要求1所述的轨道列车动荷载的计算方法，其特征在于:在步骤S4中，先求出列车动荷载的频谱F(co)和对应的相位，然后利用下式对频域信号进行处理，得到列车动荷载的时域信号:
【文档编号】G06F19/00GK103984874SQ201410250483
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】李双, 侯晋, 施毅, 李成 申请人:苏州大学