列车与轨道动力相互作用的另一种解法详细资料说明

　　列车-轨道相互作用（TTI）是铁路工程中的一个经典研究课题，主要由列车模型、轨道模型和轮轨相互作用三部分组成。为了提高计算精度，拓宽应用范围，介绍了一种基于商业软件ANSYS二次开发技术，利用APDL语言研究TTI的替代计算方法。首先简要介绍了列车与轨道的相互作用理论。在此基础上，充分考虑非线性轮轨相互作用，在ANSYS计算平台上编程实现了TTI。该计算方法以多体动力学理论为基础，采用先进的显式积分法求解列车模型，并用APDL语言编程到ANSYS中，对轨道部分进行有限元模拟。通过现场试验验证了该计算方法的有效性。最后，利用该方法进行了数值模拟。结果表明，该方法是有效的，能够对TTI进行研究。利用该方法可以对不同的复杂轨道系统进行精确仿真。此外，该方法还可用于车-桥相互作用和车-轨-桥相互作用的研究。

　　列车-轨道相互作用（TTI）一直是传统的研究课题〔1〕，近年来，随着高速铁路和地铁系统的发展，这一课题越来越受到重视。早期的研究一般不将列车系统和轨道系统耦合在一起，分别研究列车和轨道的动力响应［2–5］，实际运行中的列车会引起轨道振动，进而加剧列车的振动。因此，列车系统与轨道系统本质上是由轮轨相互作用关系构成的一个完整的动力系统。在此基础上，建立并验证了近年来铁路工程中广泛采用的各种车轨耦合模型〔6–8〕，到目前为止，车轨耦合理论已经比较成熟和完善，而TTI的关键问题是使计算更加有效和准确。到目前为止，人们提出了各种计算方法来研究TTI。方法A：在不同的编译平台上，采用FORTRAN、MATLAB、C等语言编写TTI动态方程，然后用数值积分法求解。，是最常用的方法。该方法通常基于多体动力学［9］建立列车系统，轨道一般简化为欧拉梁［10］或Timoshenko梁［11］并用Ritz法［12］或模态叠加法［10］求解，计算效率高，且计算速度快计算精度足以满足工程要求［8-10］，但这种方法的缺点是列车和轨道应是正常的、常用的。在高速铁路和地铁系统中采用各种列车和轨道的同时，对于每一种新的结构形式，都需要重新编写动力学方程和程序，这需要大量的费用。此外，这种计算方法很难考虑列车轨道系统的结构应力、非线性材料特性和损伤特性。