地铁列车荷载分析方法

　 地铁列车荷载分析方法摘　要　结合国内外的研究成果,较为系统地探讨介绍了地铁列车荷载问题;总结了地铁列车荷载的数定表达式以及用人工数定激励力来确定列车荷载;建立了列车—轨道系统动力析模型来确定列车荷载。关键词　地铁　振动　列车荷载　模型1 引言 随着城市人口的增加,交通问题日益突出,地下铁道以其运量大、速度快、安全可靠、运行准时等特点,成为解决城市交通的重要手段。另一方面,地铁运行时产生的振动也是世界各国普遍存在而需要解决的问题。列车振动对地基以及周围环境都会产生重要影响,所以研究地铁列车荷载的确定方法非常重要。 目前,国内尚无列车振动荷载的数值计算方法,现有方法大都是基于现场测试,并进行频谱分析,在此基础上推导列车振动荷载的方法主要有以下三种: (1)先进行现场测试分析,然后根据列车荷载形式用傅立叶变换进行离散,再通过列车车辆模拟轮系和轮轨相互作用简化模型,应用达朗贝尔原理求解出列车振动荷载的数定表达式; (2)根据经验和实验分析用人工激励函数来模拟列车振动荷载; (3)根据列车—轨道—隧道结构系统,进行有限元分析计算得出列车振动荷载。2 列车振动荷载数定分析2.1 现场测试及分析 进行现场测试时在已通行有代表性的高速铁路线上或模拟现场进行测试,测试中在轨底和轨腰处安置加速度计,振动信号经放大由磁带记录仪记录下来,然后在试验室回放,直接输入到信号处理仪进行处理,将模拟信号变换为数字信号,可绘出轨道纵、横两个方向振动加速度波形及其功率谱。 由于列车振动荷载受载重、车速、钢轨踏面及其它细节情况的影响,所以从总体看由列车荷载所引起的钢轨、衬砌及周围介质的振动属于随机振动。 由现场实验得到的轨道加速度波形,其表达式是未知的,一般认为是一个具有零均值的平稳各态历经的高斯过程。因而可以将其分解为一系列不同频率的谐波,即轨道的加速度波形可以分解成许多不同频率的正弦波和余弦波之和。 文献