板式无碴轨道动力学性能分析与参数研究

随着现代高速铁路和城市轨道交通的快速发展，以少维修或不维修为特点的板式轨道得到了较快发展。本文以秦沈客运专线板式轨道为研究对象，建立了板式轨道—高速列车耦合动力学模型。模型中，针对轨道板的几何特性和受力特点，采用了弹性薄板单元而不采用简化的梁单元。 针对板式轨道可能出现的短波不平顺形式，如焊接接头不平顺、竖错不平顺进行了系统分析，通过对车辆系统及轨道部件动力响应的分析比较，指出了常见短波不平顺的合理限值，即在中高速线路上，焊接凹接头不平顺的幅值δ1+δ2≤0.3mm，特别是短波长（λ≤0.1m）不平顺δ2≤0.1mm，焊接凸起不平顺幅值δ≤0.5mm，竖错不平顺幅值h≤2mm。 应用模型进行了板式轨道的参数研究，主要是针对板式轨道的扣件刚度和CA砂浆厚度来进行；系统动力学的分析结果显示，降低板式轨道的扣件刚度，可以明显改善板式轨道和车辆部件的动力学性能，但由于扣件刚度过小又会增大列车前进的阻力，综合考虑轨道板及CA砂浆的受力情况，建议板式轨道的扣件刚度取30～60kN／mm；而改变CA砂浆厚度对于改善轨道及车辆的动力性能影响不大，建议对于CA砂浆厚度的选择按照施工方便及经济性要求确定。