[发明专利]铁路运输用有砟轨道垂向动力仿真系统

说明书

本发明公开了一种铁路运输用有砟轨道垂向动力仿真系统，其特征在于，包括：有砟轨道模型参量选型单元，该单元用于选定待分析的有砟轨道模型所包含的分析参量，所述分析参量包括钢轨、轨枕和道床；与所述有砟轨道模型参量选型单元相连接的受力分析单元，该单元用于对所选定的分析参量分别进行受力分析，即分别列出钢轨、轨枕和道床各自所对应的振动微分方程；与所述受力分析单元相连接的参数设定单元，该单元用于设定每一分析参量所对应的分析参数值；以及模型创建单元，该单元用于基于ANSYS软件的前处理模块，创建有砟轨道的垂向动力模型并分析。本发明具有精度高、功能强、参数容易确定、计算简便等优点。

技术领域

本发明涉及建模仿真技术，具体的说是涉及一种适用于铁路运输用有砟轨道垂向动力仿真分析系统。

背景技术

随着客运高速化和货运重载化的发展，铁路运输在交通运输体系中的地位越来越重要。而轨道结构作为铁路运输的基础，在列车荷载的反复作用下，往往会出现扣件失效、轨枕吊空、路基不均匀沉降等不利缺陷。这些缺陷的存在对列车的安全运行十分不利，并极大地加快了轨道结构的疲劳损伤。

具体的由于轨道是铁路、地铁的主要技术设备之一，是行车的基础，它直接承受由车轮传来的荷载，并将其传送给路基或桥隧等建筑物，同时还起着引导机车车辆平稳安全运行的作用。因此随着铁路技术的不断发展，轨道结构也在不断的改进和创新，但总的来说主要有两种基本类型：传统的有砟轨道和最近几年伴随着高速铁路而产生的无砟轨道。有砟轨道具有铺设方便、造价低、建设周期短、容易维修、几何状态易调整等众多优点，是最早运用于铁路运输的轨道结构形式，也是当下世界铁路轨道的主要结构形式。有砟轨道主要由钢轨、扣件、轨枕、道床等其它附属设备组成，具有组合性和散体性。在将近二百年的发展历史中，有砟轨道动力模型历经了形式上由简到烦、功能上由少到多的发展过程，但总的来说可以分为集总参数模型、连续支承梁模型、离散点支承梁模型等；但是现有的仿真建模方法或者存在模型比较复杂，目前应用较少；或存在无法考虑轨道结构的不均性和不平顺，不能用来研究轨道缺陷对轨道振动的影响等弊端。

发明内容

鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种新型的铁路运输用有砟轨道垂向动力仿真系统。

为了实现上述目的，本发明的技术方案：

铁路运输用有砟轨道垂向动力仿真系统，其特征在于，包括：

有砟轨道模型参量选型单元，该单元用于选定待分析的有砟轨道模型所包含的分析参量，所述分析参量包括钢轨、轨枕和道床；

与所述有砟轨道模型参量选型单元相连接的受力分析单元，该单元用于对所选定的分析参量分别进行受力分析，即分别列出钢轨、轨枕和道床各自所对应的振动微分方程；

与所述受力分析单元相连接的参数设定单元，该单元用于设定每一分析参量所对应的分析参数值；

以及模型创建单元，该单元用于基于ANSYS软件的前处理模块，创建有砟轨道的垂向动力模型并分析。

进一步的，有砟轨道模型参量选型单元中的钢轨优选采用连续弹性离散点支承的Euler梁；轨枕和道床均只考虑垂向振动的质点，且钢轨和轨枕、轨枕和道床以及道床和路基之间均用线性弹簧-阻尼单元连接，并在相邻道床块之间引入了剪切弹簧-阻尼单元，以考虑各相邻道床块之间的剪切效应。

进一步的，有砟轨道模型参量选型单元中的所述钢轨、轨枕和道床各自所对应的振动微分方程分别为：

所述钢轨的钢轨振型坐标的常微分方程组

所述轨枕的振动微分方程

所述道床的振动微分方程