CN112434404A - 车岔刚柔耦合振动分析方法 - Google Patents

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CN112434404A CN202011234648.7A CN202011234648A CN112434404A CN 112434404 A CN112434404 A CN 112434404A CN 202011234648 A CN202011234648 A CN 202011234648A CN 112434404 A CN112434404 A CN 112434404A
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徐井芒
王平
闫正
陈嵘
陈嘉胤
方嘉晟
钱瑶
马前涛
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Abstract

本发明涉及轨道交通轮轨技术领域，具体地说，涉及一种车岔刚柔耦合振动分析方法，其包括以下步骤：一、设置轨道参数；二、生成任一轨道参数的时域抽样序列；三、对时域抽样序列进行组合，构成符合正态分布的轨道各部件参数总体抽样序列；四、对轨道各部件参数总体抽样序列进行选点操作，使轨道各部件参数总体抽样序列服从积分域内超立方体的均匀分布，获得优化后的抽样序列；五、采用TVD差分格式数值方法进行求解；本发明能提高计算效率和计算精度；车‑岔刚柔耦合动力学系统能较佳地响应分析。

Description

车岔刚柔耦合振动分析方法
技术领域
本发明涉及轨道交通轮轨技术领域，具体地说，涉及一种车岔刚柔耦合振动分析方法。
背景技术
车-线-桥、车-轨耦合系统随时间和空间的响应分析已较为成熟，但岔区复杂轮轨接触关系随结构不平顺在时域内的演变情况尚不明确。
现有技术中，通常采用确定性的车辆、轨道参数，并施加某一谱线获得的不平顺激励，来研究车辆-道岔刚柔耦合动力学问题。
通过某一轨道谱计算获得的不平顺激励为确定时间条件下的固定激振幅值，无法反映不平顺激励随时间变化后对轮轨关系及车岔动力学的影响规律，不具有遍历性。
发明内容
本发明的内容是提供一种车岔刚柔耦合振动分析方法，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。
根据本发明的车岔刚柔耦合振动分析方法，其包括以下步骤：
一、设置轨道参数；
二、生成任一轨道参数的时域抽样序列；
三、对时域抽样序列进行组合，构成符合正态分布的轨道各部件参数总体抽样序列；
四、对轨道各部件参数总体抽样序列进行选点操作，使轨道各部件参数总体抽样序列服从积分域内超立方体的均匀分布，获得优化后的抽样序列；
五、采用TVD差分格式数值方法进行求解，获得岔区复杂轮轨接触关系在时域、空域内的共同演变过程，不同时域内轨道参数的变化对车辆过岔各项动力学指标的影响，以及岔区结构不平顺沿时间和空间的二维概率分布情况。
作为优选，轨道参数包括尖轨心轨降低值、尖心轨位移、基本轨翼轨廓形、岔枕刚度和顶铁力。
作为优选，步骤四中，轨道各部件参数总体抽样序列服从积分域内超立方体的均匀分布后，去除边缘较弱的点，获得优化后的抽样序列。
作为优选，步骤四中，通过数论法对轨道各部件参数总体抽样序列进行选点操作。
本发明研究道岔区结构不平顺在时域、空域内的演变规律，并结合刚柔耦合动力学，探讨其对岔区复杂轮轨接触关系以及车辆过岔性能的影响。
本发明提高计算效率和计算精度；车-岔刚柔耦合动力学系统长时随机响应分析更加符合长大运营周期、里程下的实际轮轨接触情况。
附图说明
图1为本实施例1中一种车岔刚柔耦合振动分析方法的流程图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种车岔刚柔耦合振动分析方法，其包括以下步骤：
一、设置轨道参数；
二、生成任一轨道参数的时域抽样序列；
三、对时域抽样序列进行组合，构成符合正态分布的轨道各部件参数总体抽样序列；
四、对轨道各部件参数总体抽样序列进行选点操作，使轨道各部件参数总体抽样序列服从积分域内超立方体的均匀分布，获得优化后的抽样序列；
五、采用TVD差分格式数值方法进行求解，获得岔区复杂轮轨接触关系在时域、空域内的共同演变过程，不同时域内轨道参数的变化对车辆过岔各项动力学指标的影响，以及岔区结构不平顺沿时间和空间的二维概率分布情况。
其中，轨道参数包括尖轨心轨降低值、尖心轨位移、基本轨翼轨廓形、岔枕刚度和顶铁力。
其中，步骤四中，轨道各部件参数总体抽样序列服从积分域内超立方体的均匀分布后，去除边缘较弱的点，获得优化后的抽样序列。
其中，步骤四中，通过数论法对轨道各部件参数总体抽样序列进行选点操作。
本实施例中，首先考虑道岔区域各种结构不平顺沿直向或侧向的时间变异性与相关性。道岔结构本身具有空间变异性，即沿线路方向不同里程处岔区轨道各项参数不同。而时间变异性则考虑同一种参数在不同时间下的变化情况，如同一里程处顶铁力随时间的变化等。所以，依据时间变异性，可生成任一轨道参数的时域抽样序列；同时，各部件参数具有相关性，故通过相关系数，可对前述单一序列进行组合，从而形成满足正态分布的各部件参数总体抽样序列。
然后，通过数论法，对上述各部件参数的总抽样序列进行选点操作，使其服从积分域内超立方体的均匀分布，同时去除边缘代表性较弱的点，从而降低样本容量，并获得优化后的抽样序列，以提高后续计算的速度及精度。
获得最优抽样序列后，由于车辆-柔性道岔耦合模型的系统响应受岔区轨道参数随机性的影响，两者概率的传递和演化是守恒的。故利用该守恒过程，采用TVD差分格式数值方法进行求解。求解后，可获得岔区复杂轮轨接触关系在时域、空域内的共同演变过程，不同时域内轨道参数的变化对车辆过岔各项动力学指标的影响，包括轮轨动态相互作用、安全性、稳定性等，以及岔区结构不平顺沿时间和空间的二维概率分布情况。求解目的在于，突破传统车辆—道岔刚柔耦合动力学中基于单一岔区结构不平顺、轨道刚度阻尼值等所计算得到的轮轨接触关系、车辆过岔动力学性能等，以探究长时间内岔区复杂轮轨关系的变化过程以及车辆过岔动力学性能的演化规律，以此可为运营长大时间后的轮轨接触状态评价、钢轨服役寿命、轮轨养护与维修标准确定等方面提供指导性建议。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.车岔刚柔耦合振动分析方法，其特征在于：包括以下步骤：
一、设置轨道参数；
二、生成任一轨道参数的时域抽样序列；
三、对时域抽样序列进行组合，构成符合正态分布的轨道各部件参数总体抽样序列；
四、对轨道各部件参数总体抽样序列进行选点操作，使轨道各部件参数总体抽样序列服从积分域内超立方体的均匀分布，获得优化后的抽样序列；
五、采用TVD差分格式数值方法进行求解，获得岔区复杂轮轨接触关系在时域、空域内的共同演变过程，不同时域内轨道参数的变化对车辆过岔各项动力学指标的影响，以及岔区结构不平顺沿时间和空间的二维概率分布情况。
2.根据权利要求1所述的车岔刚柔耦合振动分析方法，其特征在于：轨道参数包括尖轨心轨降低值、尖心轨位移、基本轨翼轨廓形、岔枕刚度和顶铁力。
3.根据权利要求1所述的车岔刚柔耦合振动分析方法，其特征在于：步骤四中，轨道各部件参数总体抽样序列服从积分域内超立方体的均匀分布后，去除边缘较弱的点，获得优化后的抽样序列。
4.根据权利要求1所述的车岔刚柔耦合振动分析方法，其特征在于：步骤四中，通过数论法对轨道各部件参数总体抽样序列进行选点操作。
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