高速行车条件下基于车线动力学理论的线路纵断面参数及平纵断面匹配研究

随着高速铁路运营速度的不断提高，线路条件对行车安全性及乘坐舒适性的影响愈加敏感，线路纵断面参数选取及平纵断面匹配问题已成为高速铁路发展遇到的重要基础理论课题。本研究在重点考虑线路纵断面及平纵匹配的空间特征基础上，发展满足线路设计参数分析的车线动力学理论，并结合我国已有的高速铁路测试数据进行模型验证；在理论模型的基础上，结合国际先进的舒适度评价方法研究线路参数与舒适度之间的关系，分析纵断面及平纵断面面曲线连接处车辆振动叠加及衰减的影响规律，提出纵断面、平纵组合、平纵重合地段曲线参数的取值与匹配原则，为现今高速铁路平纵面设计提供理论依据。

随着高速铁路运营速度的不断提高，线路条件对行车安全性及乘坐舒适性的影响愈加敏感，线路纵断面参数选取及平纵断面匹配问题已成为高速铁路发展遇到的重要基础理论课题。. 本研究在重点考虑线路纵断面及平纵匹配的空间特征基础上，建立了高速铁路车线动力学模型，编制了满足线形参数分析的车线动力仿真计算机模拟程序，分析程序具备数据统计分析、乘坐舒适度分析、行车安全性分析、轨道不平顺分析、频谱分析以及数据绘图等功能；结合已运营的高速铁路，开展了列车运行舒适度测试，以测试数据为基础较为全面地验证了理论模型的可靠性；以现有车辆运行舒适性评价方法为基础，结合测试数据分析了不同舒适度评价方法之间的差异，构建了以长时间振动舒适度、加速度有效值、加速度幅值频数及累积分布、瞬时振动加速度、曲线稳态加速度等指标为核心的线形舒适度评价体系；分析了车体弹性、结构共振、轨面平顺性及线形参数对列车运行舒适性的影响关系，明确了线形对运行舒适度的贡献程度；开展了纵断面参数研究，分析了速度、坡度和坡段长度之间的匹配关系，研究了相邻竖曲线造成的车辆振动叠加和衰减规律，给出了竖曲线间夹直线合理长度；开展了平面参数研究，对平面及反向曲线半径、超高及速度匹配关系进行了动力仿真分析，提出了平面曲线参数最小边界取值原则；开展了平纵组合及线路总体方案优化研究，结合约 510 公里某高速铁路线路方案进行了动力学优化，在满足舒适、安全前提下对平纵匹配参数提出了优化建议，有效指导了实际工程的设计工作。