基于动力分析的重载铁路纵断面最大坡度的研究

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1、基于动力分析的重载铁路纵断面最大坡度的研究第1章绪论1.1论文研究背景及意义21世纪，我国铁路逐渐跨入以高速客运、重载货运为特征的新时期，我国几大主要的干线铁路也幵行了重载列车。随着现代铁路的发展，传统的运输体系在行车的安全性和平稳性等方面都遇到了一些问题。由于开行的列车轴重增加，对重载铁路线路的破坏影响比较大，为了确保重载列车运行的安全、有效的提高线路的通过能力，世界各个国家通过改善重载运输线路的基本参数，比如线路限制坡度的增加、最小曲线半径的加大等，来适应列车轴重的提高。此外，我国在西部的重载铁路路段往往位于山区，西部地区地形条件的复杂也在一

2、定程度上限制了线路要素的匹配组合。这些性质的差异就决定了重载铁路的设计将会有别于其他线路设计。由于车辆的轴重加大、载重量增加，列车的牵引质量增加，导致列车长度加长，在运行过程中相应的力（牵引力和制动力）会变大，传递制动波的时间增加，同时长大列车所占的线路纵断面、横断面较为复杂，因此，重载列车较普通列车在运行过程中的受力情况更为复杂。重载铁路运输中的突出问题主要有：列车的冲动、断钩、脱钩、货物及车辆设备损坏增多、线路变形增大、养护维修工作量增多以及轮轨磨耗加剧等。发展重载铁路对于我国而言面临着由多年沿用的常规货运运输模式向货运重载运输模式的转变，以

3、及大量技术和组织管理等方面的难题，因而不断的加以研究和实践是必不可少的。此中，关于重载列车系统动力学的深入研究尤其重要。1.2国内外研究现状国内外在车一线纵向动力仿真方面，主要研究的是在某种特定的荷载和操纵方式之下，线路系统的参数对于列车运行和列车单元之间作用力的影响。因此，本论文的研究主要是在列车纵向作用力仿真部分。列车纵向运动仿真起步于20世纪70年代，是在列车运行仿真基础上发展起来的。随着列车长度的增加、车辆载重的提高，重载列车的动力学作用问题日益突出。1972年，北美铁路协会（AssociationofAmericanRailroads)

4、主持了轨道一列车动力学研究计划（Track-TrainDynamicsProgram)。同一时期里，联邦铁路管理局（FRA)也表示出强烈的兴趣，加入了这一项目的研究中。后来，加拿大也加入了轨道一列车系统动力学的研究队伍。在此之后，美国与欧洲共享了研究资源和研究成果，让这一研究计划成为了一个由美国领头，融合了众多国家参与的重大国际项目。轨道一列车动力学研究计划前后经历了将近10年的时间，建立了多种列车的动力学模型，包括：详细的纵向列车模型、列车特性计算模型、列车运行模型等，并且进行了大量的线路试验，改进了一些线路条件、铁道车辆以及操纵方式，取得了不

5、少成效。其中，在纵向运动仿真部分有两个代表性的实用化程序，分别是TOS(TrainOperationSimulator)和DTAM(DetailedLongitudinalTrainActionModel),它们分别可用于脱轨事故调查、列车编组研究、机车动力选择、改进定线设计、减小列车纵向力等研究以及纵向作用力的研究中。.第2章重载铁路最大坡度影响因素分析2.1铁路等级铁路设计所采用的技术标准必须满足一定的技术要求，铁路等级是制定铁路技术标准的基础和依据。设计线的客货运量、作用和意义随着铁路等级的提高而不断地增大。铁路的等级越高，其对运营条件的要

6、求也就越高，故限制坡度不宜过大⑴。重载铁路因为运能大，线路的通过总重高，所以合理和适当地划分重载铁路等级，将会关系到铁路投资、输送能力、运营指标和经济效益。目前世界各国广泛采用的是根据铁路客货运量来划分铁路等级的方法。例如美、日、德以及前苏联等国都是将客货运量作为划分铁路等级的主要指标或主要指标之一。我国建国以来历次的设计规范，基本上都是以运量作为划分铁路等级的主要依据。根据我国近年来重载列车开行的实践经验，将通过线路的总密度作为划分依据较为适合，并以每年单方向通过总重作为划分重载铁路等级的标准。..2.2地形条件地形条件是选择限制坡度的重要因素

7、，限制坡度要和地形相适应。既不能选择过小的限制坡度，引起大量的人为展线；又不能选择过大的限制坡度，使该限坡得不到充分利用，节省工程的效果不显著，却给营运带来不良影响[2]。重载铁路的发展，使得全国范围内的物资得以以前所未有的速度与规模幵始流动，各类货物均可以在由重载铁路支撑起的高效低价的物流网络平台上，找到最合适的买家和卖家。例如我国大西北地域辽阔，不仅土地资源丰富，还有丰富的矿藏、稀有金属等，矿产资源丰富，尤其是以煤炭、石油为代表的能源和以稀土、镜为代表的有色金属特别丰富，进一步开发潜力很大。通过开行重载铁路，可以弥补在运输时间和成本上的最大短

8、板，实现中西部地区的资源顺利运送到东部的产业园区，同时东部地区也有了更加坚实厚重的经济腹地。西北地区地势险峻，自然坡度较大，存在山区隧道