高速鐵路橋樑列車安全舒適運行控制理論研究

《高速鐵路橋樑列車安全舒適運行控制理論研究》是依託中南大學，由周智輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高速鐵路橋樑列車安全舒適運行控制理論研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：周智輝
• 依託單位：中南大學

項目摘要

國內外在高速鐵路建設與運營實踐中已取得一定成功經驗，但高速列車脫軌事故仍有發生，可見高速列車走行安全性問題並未很好解決。橋樑在高速鐵路中所占比例相當大，研究高速鐵路橋樑列車走行安全性，對於提高高速鐵路設計與運營管理水平具有重要的理論與套用價值。本項目基於列車脫軌能量隨機分析理論，參照懸索橋顫振失穩特徵，提出列車-軌道-橋樑系統橫向振動穩定性分析理論與此系統橫向振動失穩臨界車速分析方法。分別提出列車、軌道、橋樑空間振動分析有限元模型，建立高速列車-軌道-橋樑空間振動方程，研發高速鐵路橋樑列車脫軌分析軟體，實現高速鐵路橋樑列車脫軌全過程計算機仿真。計算高速列車-軌道-橋樑系統橫向振動失穩臨界車速，為橋樑設計提供理論依據。提出高速鐵路橋樑橫向剛度檢定標準分析方法，建立某典型高速鐵路橋樑橫向振幅通常值與行車安全限值標準，為建立高速鐵路橋樑橫向剛度檢定標準提供參考。

結題摘要

在前人研究基礎上，本項目開展高速鐵路列車走行安全性研究，主要工作和成果如下：（1）進一步論證了列車脫軌的力學機理是列車-軌道-橋樑系統橫向振動喪失穩定。根據系統平衡狀態穩定性的物理概念，論述了判別系統平衡狀態穩定性的力素增量與能量增量方法。建立了列車-軌道-橋樑系統橫向振動穩定性分析的能量增量判別準則，提出列車脫軌臨界車速與容許車速分析方法。（2）計算出老灤河橋、黃河橋、酉水橋以及南津浦線某區段空載貨物列車失穩臨界車速分別為65.2 km/h 、64.8 km/h 、66.5 km/h 與56.0 km/h，計算結果與實際情況接近，證明了上述分析方法是可行的。運用本項目提出的分析理論，解決了以下實際工程問題。（3）計算出高速鐵路板式與雙塊式無砟軌道列車失穩臨界車速分別為607.5 km/h與630.8 km/h，從理論上證明了我國高速鐵路具有很高的運行安全度。（4）分析了滬通橋主跨1092 m斜拉橋、安慶橋主跨580 m斜拉橋、廣珠城際鐵路容桂水道連續剛構橋列車走行安全性。分析結論表明：在設計車速下這些橋樑具有足夠的橫向剛度，能夠確保橋上列車安全、平穩舒適運行，橋樑抵抗脫軌能力很高，為這些橋樑設計提供了理論依據。（5）分析金溫線9座橫向振幅超限橋樑的列車走行性。根據分析結果提出如下建議：對武義江大橋、嶺下大橋、小溪特大橋、石郭中橋以及好溪大橋不採取加固或列車限速措施；對於碧川大橋、上白蒲大橋、下白蒲大橋、湖邊大橋應採取加固措施與貨物列車限速過橋。（6）提出了鐵路橋樑橫向振幅行車安全限值分析方法。計算出金溫線32 m預應力混凝土簡支梁橋、24 m預應力混凝土簡支梁橋、20 m混凝土簡支梁橋以及16 m混凝土簡支梁橋的橫向振幅行車安全限值分別為L/6400、L/5500、L/4800與L/4000。上述研究成果通過專家鑑定，並在金溫鐵路公司得到套用，取得了巨大的經濟效益。課題發表論文14篇，其中EI檢索論文8篇，培養博士1人，碩士6人。研究成果為鐵路橋樑設計與養護管理等提供了理論依據。