高速轨道交通若干基础力学问题研究

本课题将针对高速轨道交通中的若干基础力学问题进行深入研究，主要包括高速铁路轮轨动态相互作用、高速磁悬浮列车系统动力学、真空管道超高速轨道交通系统动力学。对于高速铁路，将研究实测轮轨型面的动态轮轨接触特征、轮轨动态相互作用关系，探明车辆高速运行时轮轨相互作用机制，获取高速列车通过平纵曲线的轮轨动态相互作用特征，揭示轮轨系统参数对高速列车轨动态相互作用影响；对于高速磁悬浮列车，将建立磁浮列车系统动力学模型，开展动力学参数研究，获得磁浮列车与轨道动态相互作用的基本规律，为磁浮列车技术标准中动力学相关条文的制定及磁浮列车技术创新提供理论支撑，提出高速磁浮列车与轨道系统动力匹配设计的基本原则和方法；对于真空管道超高速轨道交通，重点突破真空管道超高速列车动力学、振动主动控制和空气动力学等关键力学问题，提出真空管道超高速轨道交通方案并建立模型试验平台，为未来超高速轨道交通的发展提供基础理支持。

本项目针对超高速真空管道交通、高速轮轨交通、高速磁浮交通中存在的若干力学问题开展研究。在超高速真空管道交通研究方面，通过理论与实验研究提出了真空管道交通总体技术方案，初步建成环形真空管道实验平台和含转向架结构的高温超导磁浮车，开展了真空管道内稀薄气体流动模拟研究和气动阻力分析，为超高速真空管道交通技术开发提供了基础理论和技术支撑。在高速轮轨铁路交通研究方面，面向我国高速铁路工程应用需求，在高速铁路轮轨动力作用、高速列车流固耦合、高速列车高频振动与主动控制等方面开展了深入研究，给出了轨道结构参数对高速车辆运动稳定性的影响规律，提出了高速铁路曲线轨道的轮轨动态相互作用性能匹配技术和高速客车悬挂系统静挠度分配方法。课题组建立了高速列车流固耦合动力学计算模型及计算方法，比较分析了不同流线型长度车型的气动性能，为高速列车头型设计提供了参考；建立了高速列车刚柔耦合振动模型，分析了车体高频振动特性，提出了不同的控制策略和控制参数进行研究，分析了半主动悬挂车辆在不同工况下车辆的动力学性能。在高速磁浮交通研究方面，开展了高速磁浮车辆-道岔梁耦合振动的数值仿真与现场试验研究，开展了高速磁浮引起地面振动的数值分析，统计分析了上海高速磁浮线上标准轨道梁所有的测试数据，给出磁浮轨道梁的运营动力性能特性及规律，为高速磁浮交通线路规划、设计及相关技术标准的制定提供了依据。.本项目按计划完成了各项研究内容，取得了预期研究成果，达到了预期研究目标，部分研究成果在我国高速轨道交通工程中得到了应用，具有良好的社会与经济效益。本研究已出版学术专著1部，发表学术论文68篇，其中，SCI/EI收录论文38篇次；获得国家科技进步二等奖1项（排名第一），获得中国铁道学会科学技术奖一等奖1项（排名第十）;申请国家发明专利6项，其中已授权发明专利2项。项目组成员积极参加国际学术交流，项目负责人4次应邀做国际会议大会报告，成功举办了第五届国际环境振动学术会议，出版国际会议论文集1部。本项目研究培养研究生24余名，其中，毕业博士生6名，形成了一支高水平的高速轨道交通技术研究队伍。