基于传递矩阵法的车辆-轨道垂向耦合系统动力分析方法

• 作者: 朱志辉 王盈莹 龚威 冯乾朔
• 来源期刊: 振动与冲击
• 学科: 交通运输
• 关键词: 车辆-轨道耦合振动 传递矩阵法(TMM) 周期结构 动力响应 轮轨相互作用
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 页码范围: 31-38
• 页数: 8页
• 分类号: U213
• 语种: 中文
• DOI: 10.13465/j.cnki.jvs.2022.01.005

摘要

为准确高效求解车辆-轨道耦合系统动力响应,利用轨道结构的周期性特征,基于传递矩阵法(transfer matrix method,TMM)提出了一种便捷的轨道子系统建模和求解方法.该方法根据轨道系统结构特点,分别将有砟轨道和CRTSⅡ型无砟轨道系统的周期性重复部分划分为不同轨道元胞结构,在元胞结合面引入刚度方程假定,基于元胞结构动力方程推导元胞内部及相邻元胞间的传递关系,进而建立整体轨道子系统的状态矢量传递模型,最后结合轨道结构边界条件和轮轨间相互作用力,采用直接积分法求解轨道元胞结构的动力响应.车辆系统采用10自由度的车辆模型,并基于轮轨线性赫兹接触模型,通过轮轨相互作用力与轨道系统实现耦合.以高速动车通过无砟轨道结构为计算背景,对TMM和有限元直接刚度法(direct stiffness method,DSM)的计算结果进行对比分析.研究结果表明,该方法显著地降低了车-轨耦合系统中轨道子系统的自由度数目,具有较高的计算精度和计算效率,且建模便捷,可有效地用于车辆-轨道耦合系统的动力响应分析.