《站橋合一大跨度客站-列車耦合系統隨機振動研究》是依託中南大學，由朱志輝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：站橋合一大跨度客站-列車耦合系統隨機振動研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：朱志輝
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
作為高速鐵路網樞紐工程的站橋合一大跨度客站與高速列車耦合振動問題研究至關重要。當前國內外關於車致客站振動研究往往忽略客站、列車之間的動力相互作用。為此，本項目針對站橋合一大跨度客站-列車耦合系統，開展列車高速過站、緊急制動以及加速出站過程中的耦合系統隨機振動問題開展研究。首先藉助有限元方法構建客站-列車耦合系統整體動力學分析模型，結合多點不相干非平穩隨機振動的虛擬激勵法、移動荷載的精細積分算法和數值仿真並行算法編制耦合系統振動分析軟體；隨後開展耦合系統隨機振動回響分析，提出基於隨機振動的客站和列車運行安全性、舒適度評估方法；並從減少耦合振動誘發因素、阻斷振動傳遞路徑等方面著手，提出客站-列車耦合系統的有效減振措施；最後，通過客站-列車耦合系統室內模型試驗和典型客站現場測試數據，對計算模型進行校驗和修正。本項目研究成果預計對我國高速鐵路大型綜合客站的建設發展起到一定推動作用。
結題摘要
本項目在車-橋耦合振動理論和隨機振動理論的基礎上，對高速鐵路客站在車輛激勵下的振動回響進行了系統研究，主要研究成果如下： (1)在原有分離疊代法的基礎上提出了改進的列車-軌道-結構耦合系統疊代計算模型，提高了分離疊代法的積分穩定性；結合耦合時變方法與分離疊代法的優點，提出了列車-軌道-結構耦合系統混合方法，兼顧了動力分析的積分穩定性與計算效率；在混合方法的基礎上，建立了列車-軌道-結構耦合系統異步長分析方法，實現了列車-軌道-結構耦合系統動力分析計算效率與計算精度的統一。 (2)基於時域確定性分析方法，建立了車輛-軌道-客站空間耦合振動計算模型；提出了利用有限元軟體ANSYS建模並與MATLAB聯合的基於多執行緒並行計算的仿真計算策略；以天津西站為研究對象，分析了單雙線工況下、不同車速下及不同扣件剛度下客站的行車動力回響，並進行了室內試驗與現場測試，揭示了車輛-軌道-客站空間耦合振動的傳遞率減規律。 (3)基於頻域的隨機振動分析方法，建立了車輛-軌道-客站豎向隨機振動計算模型；推導了基於虛擬激勵法的耦合系統隨機振動分析方法；以天津西站為研究對象，對客站在不同行車工況下的車致振動特性進行分析，揭示了車致客站隨機振動在客站結構內的傳播規律以及車致客站振動隨車速的變化規律。 (4)建立了高速列車-軌道-客站縱向耦合動力學模型及模型動力方程；編制了相應的計算軟體，並以天津西站為工程實例，研究了不同制動級別下的車致客站的振動特性以及縱向振動在客站內的傳播規律。總結了上述研究成果並提出了列車作用下的新型高速鐵路客站結構體系設計建議。 項目組成員在國內外高水平期刊和學術會議上已發表學術論文26篇，其中SCI論文7篇，EI論文16篇，CSCD論文3篇；獲批國家發明專利3項，實用新型專利11項；獲批軟體著作權8項；培養研究生9名，其中1名研究生畢業論文獲中南大學優秀碩士論文；獲湖南省科技進步三等獎1項等。
