[01079007]铁路环境振动与噪声理论、关键技术及工程应用

随着城市轨道交通的大量新建以及高速铁路、客运专线、城际铁路的快速发展，由此引起的铁路环境振动与噪声问题日益突出，已成为城市建设与发展中人们关注的焦点之一。适时开展该课题的研究，建立适合我国铁路特点的环境振动与噪声理论体系，形成具有自主知识产权的我国高速铁路和城市轨道交通环境振动与噪声评价方法和控制技术，不仅对铁路环境保护具有重要的意义，而且对于提高铁路与城市轨道交通的运营质量和竞争力、对铁路持续、健康发展和城市建设具有重要的作用。“铁路环境振动与噪声理论、关键技术及工程应用”是课题组长期从事该领域研究的系统总结，研究成果主要体现在以下方面：一、理论创新：1、高速铁路轨道动力学理论模型与数值方法研究：（1）建立了用傅里叶变换法分析轨道结构振动的双层梁、三层梁和四层梁模型，并首次提出了将轨道不平顺纳入到分析模型中的数值求解方法，运用该方法研究了高速列车诱发地面波与轨道强振动机理，分析了高速铁路无砟轨道、客货混运铁路专线及沥青轨道基础的振动响应特性和轨道临界速度。（2）采用有限元和交叉迭代法首次建立了车辆-轨道-路基非线性耦合系统振动分析模型，此算法考虑了轮轨接触之间及材料的非线性行为，同时避免了求解方程系数矩阵的非对称性，具有求解精度高、可对两个子系统独立求解的优点，具有独创性。（3）建立了三维空间中分析列车-轨道-路基-大地耦合系统数学模型，推导了移动车辆在轮对处和轨道结构在轮轨接触点处的柔度矩阵。运用该方法分析了不平顺条件下高速列车诱发轨道结构和大地振动特性。（4）针对列车-轨道-路基耦合系统，提出了新型车辆单元和轨道单元，推导了两种单元的刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵，并用Matlab编制了计算程序。该方法具有计算精度高，程序编制容易，尤其适合分析整趟列车通过时轨道结构振动等特点。运用该模型，系统地研究了轨道过渡段列车和轨道的动力特性和强化措施。2、高速列车诱发环境振动评价理论与方法研究在充分分析和总结国内外各种铁路环境振动评价方法的基础上，提出了适合我国国情的铁路环境振动评价方法。针对不同车型，提出了列车引起的地面振动加速度级随距离衰减的基本曲线；提出了根据实际列车速度，轨道结构型式与轨道状态，传播路径，敏感建筑结构等引起的地面振动加速度的修正值。