列车-有砟轨道-路基系统竖向耦合振动及其响应分析

由于道砟颗粒在列车高速运行下会发生剧烈振动以至于产生颗粒破碎甚至飞溅现象,对有砟轨道系统的动力学研究显得十分迫切。为探究在列车行驶过程中车体、轨道、路基在竖直方向上的动力响应,结合刚体假设、有限单元法、离散单元法建立列车-有砟轨道-路基竖向耦合系统,通过简化轮轨相互作用关系,建立列车-轨道系统竖向耦合振动方程,轨道及其下部结构在受力分析后通过矩阵的"对号入座"法则建立有砟轨道-路基的振动方程,最后得到列车-有砟轨道-路基竖向耦合系统的振动方程。基于MATLAB编程软件,采用Newmark-β逐步积分法求解振动方程。最后得到在列车荷载作用下,列车本身、钢轨、轨枕、道床层、路基层的动力响应以及轮轨力,分析计算得到的结果与相应的限定值进行比较,验证了所建立模型的正确性。