地震作用对路基上列车运行安全性影响研究

• 作 者: 李明菲
• 出 处: 北京交通大学
• 发表日期: 2014年01期
• 关键词: 地震 路基 轮轨接触 动力响应 脱轨 安全评价

轨道交通作为解决城际和大城市交通问题的快速交通设施,包括铁路和城市轨道交通,近年来正在全国大规模建设过程中。同时,轨道交通的防灾问题也越来越受到重视,特别是我国是一个多地震国家,很多地铁线路沿线或城市轨道交通区域处于高烈度地震设防区。因此,对地震作用对列车运行安全性的影响研究迫在眉睫。本文在总结前辈研究结果的基础上,利用ANSYS软件建立了车轮-轨道-路基有限元模型。本模型采用粘弹性人工边界,利用等效荷载的地震动输入方法,分析了土质路基和改良土质路基的动力响应。计算结果表明,两种路基对地震波都有一个放大的过程,且土质路基比改良土质路基放大的程度更大,加大了地震对上部车体的影响；土质路基位移和应力都大于改良土质路基。然后,根据列车运行安全性常规评价指标分析了列车在地震作用下的安全性,并根据Kazuhiko Nishimura提出的轮轨间相对竖向位移评判准则延伸出轮轨间相对横向位移评判准则,结果表明,这项评价标准更加保守,能更好的保证列车在地震作用下的安全性。最后,本文选用天津波,El centro波,Taft波,迁安波四种地震波作为地震动,利用规格化的地震动强度分析了轮轨间动力响应,研究了地震动特性对列车运行安全的影响。结果表明车轮水平加速度、轮轨横向力、轮轨竖向力、轮重减载率和脱轨系数均随着地震动的增强而增大,且增大的速率也增大,这说明随着地震动强度的增大,地震对列车的危害是呈指数增加的。相同的地震动强度,不同的地震波频谱特性,其轮轨动力响应表现出不同的分布规律：轮轨横向力和脱轨系数均与卓越周期成反比,轮重减载率差别不大。