Dynamic Evaluation Index System for Spatial Alignment of High-Speed Railway
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(2) 西 南 交 通 大 学 学 报 第５１ 卷 高 速 行 车 条 件 下 ，线 路 线 形 参 数 对 行 车 安 全 性 与 乘 Ｌ 、Ｌ 为 坡 长 ； 竖 曲 线 长 度 ； 车 舒 适 性 影 响 显著 ，因此 ，平纵断面线形参数的设 Ｔ 为 计 需 要 完 整 的 动力学评估指标体系进行评价和指 Ｒ 为 平 面 曲 线 半 径 ； 平 面 曲 线 缓 长 ； 导 国 学 者 对 铁 路 平 纵 断 面 评 估 指 标 进 行 了 大 量 ｌ为 ．各 ［ ］ 的 研 究 ，Ｎｅｊｌａｏｕｉ Ｍ 等运 用 行 车 安 全 性 指 标 及 运 ΔＬ 为竖曲线终点与平面缓和曲线起点的 离 ； 行 平 稳 性 指 标 对小半径曲线线路进行了动力学评 距 缓 和 曲 线 终 点 与 竖 曲 线 起 点 的 距 离 ； 估 ；ＫａｒｄａｓＣｉｎａｌ Ｅ 在文献［２ ］中从运行平稳性及 ΔＬ 为 缓 直 点 ； 行 车 安 全 性 角 度对比分析了评定铁道车辆乘车舒 ＨＺ 为 ［ ］ 直 缓 点 ； 适 度 的 关 键 指 标 ；龙许友等 从乘坐舒适性角度 ＺＨ 为 缓 圆 点 ； 对 高 速 铁 路 线 路 线 形 进 行 了 动 力 学 评 估 ，并 对 缓 和 ＨＹ 为 为 圆 缓 点 ＹＨ ． 曲 线 及 竖曲线进行了分析 ；翟婉明［］提出了机车 车 辆 与 线 路 最 佳 匹 配 设 计原理 ，并在文献［８ ］中提
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(4) 出 了 高 速 铁 路 线 路 平 纵 断 面 设 计 评 估 方 法 ，该 评 估 指 标 体 系 综 合 考 虑 了 行 车 安 全 性 指 标 、运 行 平 稳 性 指标以及轨道结构动态响应指标 ；王开云在文 运 用行车安全性及运行平稳性指标对高 献 ［９］中 中 速 客 运 专 线 和高低速客货共线铁路平纵断面合
(5) . ! 理 匹 配 进 行评估 ，并且在文献［１０ ］中针对提速和 "#$% 高 速 铁 路 ，开 展 曲 线 轨 道 轮 轨 动 态 相 互 作 用 性 能 研 ［ ］ &'( 究 ；易 思 蓉 研究了满足舒适性和安全性标准 & '( 的 高 速 铁 路 最 小 曲 线 半 径 ． )*+, 以 上 关 于 线 路 平 纵 断 面 线 路 参 数 的 评 估 中 ，主 图１ 现 行 评 估 指 标 体 系 要 从 安 全 性 及 舒适性限值角度对铁路线路进行评 Ｆｉｇ． １ Ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ 估 ，评 估 过 程 中 考虑了轨道不平顺因素 ，而因线路 ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ 线 形 产 生 的 轮 轨 动 态 相 互 作 用 未 能 完 全 体 现 ． 本 论 文 在以上研究的基础上 ，基于车辆 道 轨 ［ ］ 耦 合 动 力 学 理 论 ，综 合 考 虑行车安全性 、运行平 稳 性 以 及 轨 道 结 构 动 态 响 应 ，研 究 了 高 速 线 路 空 间 线 形 的 动 力 学 评 价 指 标 体 系 ，以 期 为 高 速 铁 路 线 形 图２ 平 纵 断 面 组 合 示 意 参 数 设 计 及 其 动 态 性 能 评 估 提 供 依 据 ． ２２８. １. ２. ｖ. １. １. ２. ３６. ７. １１１２. . . . . . . . ∆. . ∆. . . １ . 现行的评价指标体系. 图１ 为 目 前高速铁路的主要动力学评价指标 体 系 ，运 用 此 指 标体系对线路参数进行评价时 ，主 要 是 在 有 不 平 顺 条 件 下 ，仿 真 计 算 高 速 列 车 通 过 不 同 平 纵 断 面 时 的 动 态 响 应 ，综 合 对 比 不 同 线 路 条 件 下 的 动 力 学 性 能指标 ，给出评估建议 ，并对线路设 ．以 计 提 出 优 化 方 案 高 速 列 车 通 过 如 图２ 所 示 的高 速 铁 路 平 纵 断 面 组 合 为 例 ，说 明 现 行 的 评 价 指 标 体 ． 系 在 评 价 线 路 线 形 设 计 时 存 在 的 不 足 图２ 中 主 要 的 参 变 量 说 明 如 下 ： 竖 曲 线 坡 度 ； ｉ为 . . . . １３. . . Ｆｉｇ． ２ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｐｌａｎｅ ａｎｄ ｐｒｏｆｉｌｅ. 高 速 列 车 以３５０ ｋｍ ／ ｈ 速 度 通 过 图２ 所 示 的 平 纵断面时 ，主要动力学性能指标的动态响应如 图３ ～ ５ 所 示 ． 由 图３ ～ ５ 可知 ，各指标的最大值均远小于规 是由于在评估过程中施加了线路不平 定 限 值 ．但 顺 ，各 动 力 学 性 能 指 标 主 要 反 映 了 线 路 不 平 顺 的 影 响 ，据 此 无 法 判 别 线 路 线 形 参 数 对 系 统 响 应 造 成 的 影 响 程 度 ，部 分评估指标对线路线形参数不敏感 ； 另 外 ，平 纵 断 面 组 合 时 振 动 的 衰 减 情 况 被 不 平 顺 掩 盖 ，无 法 判 断 振 动 是 否 存 在 叠 加 ，事 实 上 ，线 形 上 的.
(6) 第２ 期 . . . . . . . . . . . . 王开云，等：高速铁路线路空间线形的动力学评价指标体系研究 ２２９ 振 动 叠 加 是 空 间 线 形 设 计 时 考 虑 的 一 个 重 要 因 素 ． 总 体 而 言 ，目 前 的 评 估 指 标 体 系 受 不 平 顺 影 响 较 大 ，在 不 同 线 路不平顺的作用下 ，评估结果相差
(7) 明 显 ，未 能以线路线形为主要研究对象进行评估 分 析 ． . . . . . . 图车 体 加 速 度 响 应. ３ Ｆｉｇ． ３ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｃａｒｂｏｄｙ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ. .
(8) . . . . . . . . . . . . . . . . 图轮 轨 力 响 应. ４ Ｆｉｇ． ４ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｗｈｅｅｌｒａｉｌ ｆｏｒｃｅ.
(9) . . . . . . . . . . . . . . . . 图钢 轨 位 移 响 应. ２ . 线路线形评价指标体系研究方法. 针 对 现 行 评 价 指 标 体 系 中 存 在 的 不 足 ，本 文 提 出 了 高 速 铁 路 线路空间线形的动力学评价指标体 系研究方法 ．该 轨 方法的基本原理是车辆 道耦合 动力学理论 ，实施手段是车辆 道耦合动力学仿 轨 真 软 件ＴＴＩＳＩＭ［ ］． 该研究方法以线路线形几何参数为主要研究 ．首 先 ，针 对 具 体 的 平 纵 断 对 象 ，不 考 虑 线 路 不 平 顺 面 空 间 组合线形（包括平面曲线与竖曲线要素）， 改 变 某 一 参 数 ，计算得到轮轨系统动态响应 ，选取 对 此 线 形 参 数 比较敏感的动力学性能指标 ；然后 ， 改 变 线 路线形的所有几何参数 ，重复进行以上工 作 ，得 出 对 全 部线路线形参数敏感的动力学指标 ； 最 后 ，得 到 高 速 铁 路 线 路 空 间 线 形 动 力 学 评 价 指 标 体 系 ，根 据 此 评 价指标体系 ，给出线路线形参数设 计 的 合 理 建 议 体 流 程 如 图６ 所 示 ．具 ． 需 要 说 明 的是 ，经大量仿真分析发现 ，图６ 中 系 统 各 动 力 学 指标对平面曲线线形的参数均比较 敏 感 ，因 此 ，在 平面曲线的线形评价指标体系中应 综 合 考 虑 图６ 中 的 各 动 力 学 性 能 指 标 对 于 竖曲 ．而 线 ，则 针 对 不 同 的 线 形 参 数 ，敏 感 指 标 各 不 相 同 ． 以 下 运 用 本 文 提 出 的 研 究 方 法 ，详 细 介 绍 竖 曲 线 线 形 评 价 指 标 体 系 的 分 析 过 程 ，并 给 出 线 形 参 数 的 设 计 建 议 ． . １４. ５ Ｆｉｇ． ５ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｒａｉｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ. "AB< "AB< CD=>E $%& CD@>E ! ' CF=>E "# () GD ! *+&, CHIJK -.,# "$;< "$;< . /& /& =>?# 6789:
(10) @>?# 0# 01,# DLMN
(11) DLMN
(12) /&,# OD=>PQ /&() OD@>PQ $23%45 $23%45 DRSTUVW . 图评 价 指 标 研 究 流 程. ６ Ｆｉｇ． ６ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｓｙｓｔｅｍ.
(13) 西 南 交 通 大 学 学 报. ２３０. 纵断面线路线形评价指标体系. ３ . 本 节 运 用 高速铁路空间线形评估指标体系研 究 方 法 ，以 竖 曲 线线形几何参数为研究对象 ，确定 对 竖 曲 线 参 数 敏 感 的 动 力 学 性 能 指 标 ，建 立 高 速 铁 路 纵 断 面线路线形参数评价指标体系 ，在此基础 ． 上 ，对 竖 曲 线 线 形 参 数 的 设 计 原 则 提 出 合 理 建 议 高 速 铁 路 竖 曲 线 的 主 要 参 数 包 括 坡 度 、竖 曲 线 线 形参 半 径 及 夹 坡 段 长 度 ，在 研 究 过 程 中 以 这３ 个 ． 数 为 研 究 对 象 ，分 别 改 变 其 数 值 ，计 算 系 统 的 响 应 需 要 指 出 的 是 ，高速列车通过竖曲线时 ，不同的竖 曲 线 参 数 条 件 下 ，车 体 横 向 加 速 度 及 轮 轴 横 向 力 数 明 这 两 个 指标对竖曲线线形参数均 值 近 似 为０，说 不 敏 感 ，因 此 ，在以下的分析中未给出这两个指标 的 响 应 计 算 结 果 ． 度评价指标 ３． １ 坡 竖 曲 线半径为２５ ０００ ｍ 的单一上坡为例 ， 以 研 究 不 同 坡 度 下 ，动车组以３５０ ｋｍ ／ ｈ 速度通过时 的 轮 轨 系 统 响 应 算 结 果 如 图７ ～ １４ 所 示 ．计 ．. . . . . . . . . . . . . . . 图不 同 坡 度 下 轮 轨 横 向 力 响 应. ９ Ｆｉｇ． ９ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｗｈｅｅｌｒａｉｌ ｌａｔｅｒａｌ ｆｏｒｃｅ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｌｏｐｅｓ . . . . . . . . . . . . . . . .
(14) . 图１０ 不 同 坡 度 下 脱 轨 系 数 响 应 Ｆｉｇ． １０ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｄｅｒａｉｌｍｅｎｔ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｌｏｐｅｓ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(15) . . . . . . . . 第５１ 卷. . . . . . .
(16) . 图７ 不 同 坡 度 下 车 体 垂 向 加 速 度 响 应 . . . . .
(17) . 图１１ 不 同 坡 度 下 轮 重 减 载 率 响 应. Ｆｉｇ． ７ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｄｙ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｌｏｐｅｓ . . . . Ｆｉｇ． １１ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｒａｔｅ ｏｆ ｗｈｅｅｌ ｌｏａｄ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｌｏｐｅｓ . . . . . . . . . . . . . . .
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(22) . 图不 同 坡 度 下 轮 轨 垂 向 力 响 应. ８ Ｆｉｇ． ８ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｗｈｅｅｌｒａｉｌ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｆｏｒｃｅ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｌｏｐｅｓ. . . . . . . .
(23) . 图１２ 不 同 坡 度 下 钢 轨 横 向 位 移 响 应 Ｆｉｇ． １２ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｒａｉｌ ｌａｔｅｒａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｌｏｐｅｓ.
(24) 王开云，等：高速铁路线路空间线形的动力学评价指标体系研究 . . . . . . . . . . . . . . . . . Ｆｉｇ． １３ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｒａｉｌ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｌｏｐｅｓ. . . . 图 不 同 竖 曲 线 半 径 下 车 体 垂 向 加 速 度 响 应. . . . . . １５ Ｆｉｇ． １５ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｄｙ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｄｉｉ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃｕｒｖｅ. . . . . . . .
(25) . . 图１３ 不 同 坡 度 下 钢 轨 垂 向 位 移 响 应 . . .
(26) . .
(27) . . . . .
(28) . . . . . . . . . . ２３１. . . . 第２ 期.
(29) .
(30) .
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(34) . . . . . . . . . . . . . . . .
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(36). 图１６ 不 同 竖 曲 线 半 径 下 轮 轨 垂 向 力 响 应 Ｆｉｇ． １６ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｗｈｅｅｌｒａｉｌ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｆｏｒｃｅ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｄｉｉ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃｕｒｖｅ. 图１４ 不 同 坡 度 下 轨 距 动 态 扩 大 量 响 应 Ｆｉｇ． １４ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ ｇａｕｇｅ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｌｏｐｅｓ. . ｓｈ. . . .
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(38) . .
(39) . . . . . . . . . . . .
(40) . 图１７ 不 同 竖 曲 线 半 径 下 轮 轨 横 向 力 响 应 Ｆｉｇ． １７ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｗｈｅｅｌｒａｉｌ ｌａｔｅｒａｌ ｆｏｒｃｅ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｄｉｉ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃｕｒｖｅ . . . . 从 图７ ～ １４ 可以看出 ，高速列车通过竖曲线 时 ，车 体 垂 向 加 速度对坡度参数不敏感 ，而轮轨垂 向 力 、轮轨横向力 、脱轨系数 、轮重减载率 、钢轨横 向 位 移 、钢 轨 垂 向 位 移 及 轨 距 动 态 扩 大 量 等 指 标 对 坡 度 参 数 敏 感 ，故 选 取 这 些 敏 感 指 标 为 坡 度 参 数 的 外 ，随 着 坡 度 的 增 加 ，这 些 敏 感 指 标 均 评 价 指 标 ．另 呈 增 大 趋 势 ，因 此在竖曲线设计时 ，应根据实际情 ． 况 选 择 较 小 的 坡 度 曲线半径评价指标 ３． ２ 竖 了研究竖曲线半径的评价指标 ，以坡度为 为 ２０‰的 单一上坡为例 ，改变其竖曲线半径 ，计算动 车 组 以３５０ ｋｍ ／ ｈ 速度通过时的轮轨系统的响应 ， 示 ，图 中Ｒ 表 示 竖 曲 线 半 径 ． 结 果 如 图１５ ～ ２２ 所 根 据 图１５ ～ ２２ 的响应结果可以得出 ，对竖曲 线 半 径 参 数 比 较 敏 感 的 指 标 包 括 车 体 垂 向 加 速 度 、 轮 轨 垂 向 力 、轮 重 减 载 率 、钢 轨 垂 向 位 移 ，因 此 选 用 ．另 外 ，各评价 这 些 指 标 为 竖 曲线半径的评价指标 指 标 随 竖 曲 线 半 径 的 增 加 而 降 低 ，建 议 纵 断 面 参 数 ． 设 计 时 ，应 优 先 选 取 较 大 的 竖 曲 线 半 径. . . . .
(41) . .
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(43) . . . . . . . . . . . . . 图 不 同 竖 曲 线 半 径 下 脱 轨 系 数 响 应. １８ Ｆｉｇ． １８ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｄｅｒａｉｌｍｅｎｔ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｄｉｉ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃｕｒｖｅ.
(44) 西 南 交 通 大 学 学 报. ２３２ . . 夹坡段长度评价指标 每 个 竖 曲 线 位 置 均 存 在 一 个 坡 度 差 ，在 研 究 两 相 邻 竖 曲 线 夹 坡 段 长 度 的 评 价 指 标 时 ，以 两 个 坡 度 差 均 为２０‰为 例 ，改 变 两竖曲线间夹坡段长度 ，分 ． 别 计 算 系 统 的 响 应 图２３ ～ ３０ 给出了动车组以３５０ ｋｍ ／ ｈ 速度通 过 时 的 各 指 标 动态响应之计算结果 ，图中 ，Ｌ 为夹 坡 段 长 度 ．. ３． ３ . . . .
(45) . .
(46) . .
(47) . . . . . . . . . . . . . 图１９ 不 同 竖 曲 线 半 径 下 轮 重 减 载 率 响 应. . . . Ｆｉｇ． １９ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｒａｔｅ ｏｆ ｗｈｅｅｌ ｌｏａｄ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｄｉｉ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃｕｒｖｅ. . . . . .
(48) .
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(53) . . . . . . . . 第５１ 卷. . .
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(56). . . . . . . . .
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(58) . 图２０ 不 同 竖 曲 线 半 径 下 钢 轨 横 向 位 移 响 应. 图 不 同 夹 坡 段 长 度 下 车 体 垂 向 加 速 度 响 应. ２３ Ｆｉｇ． ２３ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｄｙ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｎｇｔｈｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｇｒａｄｅ ｓｅｃｔｉｏｎ. Ｆｉｇ． ２０ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｒａｉｌ ｌａｔｅｒａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｄｉｉ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃｕｒｖｅ. . . . . . . . . . . .
(59). .
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(68) . 图２１ 不 同 竖 曲 线 半 径 下 钢 轨 垂 向 位 移 响 应 Ｆｉｇ． ２１ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｒａｉｌ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｄｉｉ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃｕｒｖｅ. . . . 图 不 同 夹 坡 段 长 度 下 轮 轨 垂 向 力 响 应. ２４ Ｆｉｇ． ２４ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｗｈｅｅｌｒａｉｌ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｆｏｒｃｅ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｎｇｔｈｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｇｒａｄｅ ｓｅｃｔｉｏｎ . . . . . .
(69). .
(70). .
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(72). . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(73). 图２２ 不 同 竖 曲 线 半 径 下 轨 距 动 态 扩 大 量 响 应 Ｆｉｇ． ２２ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ ｇａｕｇｅ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒａｄｉｉ ｏｆ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃｕｒｖｅ. . . . . .
(74) . 图 不 同 夹 坡 段 长 度 下 轮 轨 横 向 力 响 应. ２５ Ｆｉｇ． ２５ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｗｈｅｅｌｒａｉｌ ｌａｔｅｒａｌ ｆｏｒｃｅ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｎｇｔｈｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｇｒａｄｅ ｓｅｃｔｉｏｎ.
(75) 第２ 期. 王开云，等：高速铁路线路空间线形的动力学评价指标体系研究 ２３３ 变 化 前 坡 度 差（Δｉ）和夹坡段长度 ，计算得到 ２０‰、 了 后 竖 曲 线 起 点位置的加速度 ，图３１ 给出了后竖 曲 线 起 点 位 置 的 加 速 度 随 前 坡 度 差 、夹 坡 段 长 度 的 变 化 趋 势 ．. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 图２６ 不 同 夹 坡 段 长 度 下 脱 轨 系 数 响 应. . . Ｆｉｇ． ２６ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｄｅｒａｉｌｍｅｎｔ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｎｇｔｈｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｇｒａｄｅ ｓｅｃｔｉｏｎ. . . . . . . . .
(76) . 图 不 同 夹 坡 段 长 度 下 钢 轨 垂 向 位 移 响 应. . . ２９ Ｆｉｇ． ２９ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｒａｉｌ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｎｇｔｈｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｇｒａｄｅ ｓｅｃｔｉｏｎ. . . . . . . . .
(77) . 图２７ 不 同 夹 坡 段 长 度 下 轮 重 减 载 率 响 应 Ｆｉｇ． ２７ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｒａｔｅ ｏｆ ｗｈｅｅｌ ｌｏａｄ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｎｇｔｈｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｇｒａｄｅ ｓｅｃｔｉｏｎ. . . . . . . . . . . . . . . . . 图 不 同 夹 坡 段 长 度 下 轨 距 动 态 扩 大 量 响 应. ３０ Ｆｉｇ． ３０ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｄｙｎａｍｉｃ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ ｇａｕｇｅ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｎｇｔｈｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｇｒａｄｅ ｓｅｃｔｉｏｎ. . . . . . .
(78). . . . . . . . . . . .
(79) . 图２８ 不 同 夹 坡 段 长 度 下 钢 轨 横 向 位 移 响 应 Ｆｉｇ． ２８ Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｒａｉｌ ｌａｔｅｒａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｎｇｔｈｓ ｏｆ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｇｒａｄｅ ｓｅｃｔｉｏｎ. . . . . . ∆ . ∆ . ∆ . ∆ . . . . . . 图２３ ～ ３０ 结果表明 ，仅车体垂向加速度对夹 坡 段 长 度参数较敏感 ，即作为夹坡段长度的评价 图３１ 不 同 夹 坡 段 长 度 下 的 车 体 垂 向 加 速 度 Ｆｉｇ． ３１ Ｃａｒｂｏｄｙ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ 指 标 ． ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｎｇｔｈ ｏｆ ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ ｇｒａｄｅ ｓｅｃｔｉｏｎ 从 图２３ 可 以 得 出 ，当 高 速 列 车 通 过 竖 曲 线后 ， 车 体 垂 向 加 速 度逐渐衰减 ，当夹坡段长度较短时 ， 从 图３１ 中 可 以 得 出 ，随 着 夹 坡 段 长 度 的 增加 ， 振 动 未 完 全 衰 减 ，在 后 一 竖 曲 线 起 点 产 生 的 振 动 可 车 体 垂 向加速度幅值逐渐减小 ，当夹坡段长度为 能 包 含 前 一 竖 曲 线 终 点 产 生 的 振 动 ． 基 本保持不变 此 ，高速铁路竖曲线间 ３００ ｍ 后 ．因 为了分析高速铁路两竖曲线间夹坡段长度对 夹 右 时 ，能 使 上 一 竖 曲 线 产 生 坡 段 长 度 为３００ ｍ 左 车 体 垂 向加速度叠加的影响 ，特设定后坡度差为 的 车 体 垂 向 加 速 度 得 到 充 分 衰 减 ，不 与 下 一 竖 曲 线 . . . . .
(80) . . .
(81) 西 南 交 通 大 学 学 报 ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｒｉｄｅ ｃｏｍｆｏｒｔ ｏｆ 产 生 的 车 体 垂 向加速度发生叠加 此 ，对于设计 ．因 ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ，２００９ ，１ （２ ）：２７． 时 速 为３５０ ｋｍ 的高速铁路 ，夹坡段长度应不小于. 第５１ 卷. ２３４. ３００ ｍ．. 综 上 所 述 ，运 用 高 速 铁 路 线 路 空 间 线 形 的 动 力 学 评 价 指 标 研 究方法 ，针对高速铁路竖曲线线形 ， ，同时 给 出了动力学评估指标体系 ，如表１ 所示 ． 出 了 高 速 铁 路 竖 曲 线 线 形 参 数 设 计 的 建 议 表１ 给 表 竖曲线线形评价指标体系. １ Ｔａｂ． １ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｐｒｏｆｉｌｅ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ. 参 数. 评 估 指 标 设 计 建 议 轮 轨 垂 向 力 轮 轨 横 向 力 轨 系 数 脱 选 用 较 坡 度 轮 重 减 载 率 小 坡 度 轨 横 向 位 移 钢 钢 轨 垂 向 位 移 轨 距 动 态 扩 大 量 车 体 垂 向 加 速 度 轨 垂 向 力 选 用 较 大 竖 曲 线 半 径 轮 竖 曲 线 半 径 轮 重 减 载 率 钢 轨 垂 向 位 移 体 垂 向 加 速 度 最 小 为３００ ｍ 夹 直 线 长 度 车 ４ . ｒａｉｌｗａｙ. ［］. ｖｅｈｉｃｌｅ Ｊ ．. ［３］ ＬＯＮＧ Ｘ Ｙ，ＷＥＩ Ｑ Ｃ，ＺＨＥＮＧ Ｆ Ｙ． Ｄｙｎａｍｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｒａｉｌｗａｙ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅｓ［Ｊ］． Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ，Ｐａｒｔ Ｆ：Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｉｌ ａｎｄ Ｒａｐｉｄ Ｔｒａｎｓｉｔ，２０１０ ，２２４ （１ ）：１１４． ． 高 ［４］ 王 英 杰 ，时 瑾 ，龙 许 友 ，等 速 铁 路 人 车 系 统 动 力 响 应 及 乘 客 舒 适 性 评 价 ［Ｊ］． 中南大学学报 ：自然科学 版 ，２０１３，４４（７）：３０４６３０５２ ＷＡＮＧ Ｙｉｎｇｊｉｅ， ＳＨＩ Ｊｉｎ， ＬＯＮＧ Ｘｕｙｏｕ， ｅｔ ａｌ． Ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ ｈｕｍａｎ ｂｏｄｙ. ［］. ｖｅｈｉｃｌｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｃｏｍｆｏｒｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ Ｊ ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ. ： Ｓｃｉｅｎｃｅ. ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ. ，. ， （ ）：３０４６３０５２ ［５］ 龙 许 友 ，时 瑾 ，王 英 杰 ，等 速 铁 路 线 路 线 形 动 力 仿 ． 高 ， 真 及 乘坐舒适度评价［Ｊ ］． 铁道科学与工程学报 ２０１２ ， ９ （３ ）：２６３３． ＬＯＮＧ Ｘｕｙｏｕ， ＳＨＩ Ｊｉｎ， ＷＡＮＧ Ｙｉｎｇｊｉｅ， ｅｔ ａｌ． ２０１３ ４４ ７. Ｄｙｎａｍｉｃ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｉｄｅ ｃｏｍｆｏｒｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｃｋ. ［］ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１２ ，９ （３ ）：２６３３． ［６］ 龙 许 友 ，时 瑾 ，方 文 珊 速 铁 路 纵 断 面 设 置 对 乘 坐 舒 ． 高 适 性 影 响 评 价 ［Ｊ］． 铁 道 工 程 学 报 ，２０１５，３２（４）：４８． ＬＯＮＧ Ｘｕｙｏｕ，ＳＨＩ Ｊｉｎ，ＦＡＮＧ Ｗｅｎｓｈａｎ． Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ Ｊ ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｉｌｗａｙ. ｒｉｄｅ ｃｏｍｆｏｒｔ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｒａｃｋ ｖｅｒｔｉｃａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｏｆ ｈｉｇｈ. ［］ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０１５ ，３２ （４ ）：４８． 结束语 ． 机 ［７］ 翟 婉 明 车 车 辆 与 线 路 最 佳 匹 配 设 计 原 理 ，方 法 及 工 程 实 践 ［Ｊ］． 中 国 铁 道 科 学 ，２００６，２７（２）：６０６５． 基于车辆 道耦合动力学理论 ，提出了高速 轨 ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ Ｊ ．. ＺＨＡＩ Ｗａｎｍｉｎｇ． Ｏｐｔｉｍｕｍ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｂｅｔｗｅｅｎ 铁 路 线 路 空 间 线形的动力学评估指标体系研究方 ｒａｉｌｗａｙ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ａｎｄｔｒａｃｋｓ： ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ， ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ 高 速 铁 路 线路线形参数为研究对象 ，确定对 法 ．以 ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ［Ｊ］． Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ， 其 敏 感 的 动 力 学 性 能 指 标 ，并 分 别 建 立 了 平 面 曲 线 ２００６ ，２７ （２ ）：６０６５． 和 竖 曲 线 的 评 价 指 标 体 系 ． 翟 婉 明 ，蔡 成 标 ，王开云 速铁路线路平纵断面设 ． 高 在 高 速 铁 路 线 路 线 形 设 计 之 初 ，建 议 对 线 路 线 ［８］ 计 的动力学评估方法［Ｊ ］． 高速铁路技术 ，２０１０， 形 参 数 进 行 动 力 学 评 价 ，以 达 到 最 优 设 计 的 目 的 ． １ （１ ）：１５． 本文建立的高速铁路线路线形评价指标体系 ＺＨＡＩＷａｎｍｉｎｇ， ＣＡＩ Ｃｈｅｎｇｂｉａｏ， ＷＡＮＧ Ｋａｉｙｕｎ． 主 要 考 虑 了 系 统 响 应 的 时 域 特 性 ，后 续 还 应 从 系 统 Ｄｙｎａｍｉｃｓ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆｈｉｇｈ 动 力 学 响 应 的 频 谱 特 性 方 面 开 展 相 关 研 究 ． ｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙ ｐｌａｎ ａｎｄ ｐｒｏｆｉｌｅ［Ｊ］． Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｒａｉｌｗａｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０ ，１ （１ ）：１５． 参考文献： ． 基 ［９］ 王 开 云 ，周 维 俊 ，翟 婉 明 ，等 于 动 力 学 理 论 对 高 中. ［１］ ＮＥＪＬＡＯＵＩ Ｍ，ＡＦＦＩ Ｚ，ＨＯＵＩＤＩ Ａ，ｅｔ ａｌ．. Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ. ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｒａｉｌ ｖｅｈｉｃｌｅ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｃｏｍｆｏｒｔ ｉｎ ｓｈｏｒｔ. ［］. ｒａｄｉｕｓ ｃｕｒｖｅｄ ｔｒａｃｋｓ Ｊ ． Ｃｏｍｐｔｅｓ Ｒｅｎｄｕｓ Ｍｅｃａｎｉｑｕｅ. ， （ ）：３０３３１１．. ，. ２００９ ３３７ ５. ［２］ ＫＡＲＤＡＳＣＩＮＡＬ. Ｅ．. Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｒｕｎｎｉｎｇ. 速 客 运 专 线 和 高 低 速 客 货 共线铁路平纵面合理匹配 的 研 究 ［Ｊ］． 铁 道 标 准 设 计 ，２００５（７）：１３． ＷＡＮＧ Ｋａｉｙｕｎ，ＺＨＯＵ Ｗｅｉｊｕｎ，ＺＨＡＩ Ｗａｎｍｉｎｇ． Ｐｌａｎ ａｎｄ ｐｒｏｆｉｌｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｐａｓｓｅｎｇｅｒ ａｎｄ ｆｒｅｉｇｈｔ. ［］. ｔｒａｆｆｉｃ ｍｉｘｅｄ ｒａｉｌｗａｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｙｎａｍｉｃ ｔｈｅｏｒｙ Ｊ ．.
(82) 第２ 期. 王开云，等：高速铁路线路空间线形的动力学评价指标体系研究. ２３５. ， （ ）：１３． 者简介： ［１０］ 王 开 云 速 和 高 速 铁 路 曲 线 轨 道 轮 轨 动 态 相 互 作 作 ． 提 用 性 能 匹 配 研 究 ［Ｊ］． 中国铁道科学 ，２０１４，３５ （１ ）： Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｓｉｇｎ ２００５ ７. １４２１４４． ＷＡＮＧ. Ｋａｉｙｕｎ. ，. ＺＨＡＩ. Ｗａｎｍｉｎｇ．. Ｓｔｕｄｙ. ｏｎ. ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ｗｈｅｅｌｒａｉｌ ｄｙｎａｍｉｃ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｏｎ ｃｕｒｖｅｄ ｔｒａｃｋ ｏｆ ｓｐｅｅｄｒａｉｓｅｄ ａｎｄ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ. ［］. ， ， （ ）：. ｒａｉｌｗａｙｓ Ｊ ． Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ２０１４ ３５ １ １４２１４４．. ． 基 ［１１］ 易 思 蓉 ，聂 良 涛 ，秦 方 方 于 动 力 学 分 析 的 高 速 铁 路 最小曲线半径研究［Ｊ ］． 西南交通大学学报 ， ２０１３ ， ４８ （１ ）：１６２０． ＹＩ Ｓｉｒｏｎｇ，ＮＩＥ Ｌｉａｎｇｔａｏ，ＱＩＮ Ｆａｎｇｆａｎｇ． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｍｉｎｉｍｕｍ ｃｕｒｖｅ ｒａｄｉｕｓ ｏｆ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ ｂａｓｅｄ ｉｎ. ［］ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１３ ，４８ （１ ）：１６２０． ． 基 ［１２］ 韩 春 华 ，易 思 蓉 ，杨 扬 于 最 优 路 径 分 析 的 线 路 初 始 平面自动生成方法［Ｊ ］． 西南交通大学学报 ， ２０１１ ， ４６ （２ ）：２５２２５８． ＨＡＮ Ｃｈｕｎｈｕａ，ＹＩ Ｓｉｒｏｎｇ，ＹＡＮＧ Ｙａｎｇ． Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｄｙｎａｍｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ Ｊ ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ. 王 开 云（１９７４— ），博士 ，２０００ 年起至 今 任 职 于西南交通大学 ，现为牵引动 力 国 家 重 点 实 验 室 研究员 ，副主任 ，博 ．主 士 生 导 师 ，四 川 省 学 术技术带头人 要 研 究 方 向 为 现 代 轨 道交通列车与线 路 动 态 相互作用 、重载铁路工程动力 学 理 论 与运营安全技术 担和参与 ．承 国 家 级 、省 部 级 和 企业委托课题５０ 余 项 后 获 得 了 教 育 部 科 技 进 步 一 等 奖 （排 名 第７）、四川省 ．先 科 技 进 步 一 等 奖（排名第３ ）、国家科技进步一等奖（排名 第３）和 国 家 科 技 进 步 二 等 奖 （排名第９）各１ 项 ，个人还获 得 了 中 国 青 年科技奖 、詹天佑铁道科学技术奖（青年奖）、 茅 以 升 科 学 技 术 奖 ）铁 道 科 学技术奖 ）． 主要的社会兼职有 四 川 省 振 动 工 程 学 会 理事 、中国交通运输协会青年科技工 ． 作 者 工 作 委 员 会 副 秘 书 长 Ｅｍａｉｌ：ｋｙｗａｎｇ＠ ｓｗｊｔｕ． ｅｄｕ． ｃｎ. ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｉｌｗａｙ ｉｎｉｔｉａｌ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｂａｓｅｄ. ［］ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１１ ，４６ （２ ）：２５２２５８． ． 车 轨 ［１３］ 翟 婉 明 辆 道 耦 合 动 力 学 ［Ｍ］． ４ 版 ，北京 ：科 学 出 版 社 ，２０１５：１１０． ． 车 轨 ［１４］ 王开云 ，翟婉明 辆 道耦合动力学仿真软件 ＴＴＩＳＩＭ 及 其试验验证［Ｊ ］． 中国铁道科学 ，２００４， ２５ （６ ）：４９５４． ＷＡＮＧ Ｋａｉｙｕｎ，ＺＨＡＩＷａｎｍｉｎｇ． ＴＴＩＳＩＭ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｏｒ ｏｎ ｏｐｔｉｍａｌ ｒｏｕｔｅ ａｎａｌｙｓｉｓ Ｊ ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ. ｖｅｈｉｃｌｅｔｒａｃｋ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ. ［］ （ ）：４９５４．. ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｊ ． ２５ ６. Ｃｈｉｎａ. Ｒａｉｌｗａｙ. Ｓｃｉｅｎｃｅ. ， ２００４，. ：. 吕凯凯（１９９０— ），现为牵引动力国家 重 点 实 验室硕士研究生 究方向为 ．研 现 代 铁 道 交 通 车 辆 与 轨道耦合动态相 ．承 担 和 参 与 国家级 、省部级和 互 作 用 ．个 人获“第十 企 业 委 托 课题１０ 余项 一 届全国交通运输领域青年学术会 议 ”优 秀 论文奖 、“四川省振动工程学 ． 学 术 会 议 ”优 秀 论 文 奖 会２０１５ 年. Ｅｍａｉｌ Ｌｖｋａｉｓ＠ １６３． ｃｏｍ. （中文编辑：秦 瑜 英文编辑：兰俊思）.
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