高速铁路列车运行振动传播规律探究.pdfVIP

高速铁路列车运行振动传播规律研究 周家汉 ‘中国科学院力学研究所．北京10帅∞) ■薹通过实涮既有铁路线快速列车运行的地面振动，分析了影响地面振动的主要因素，采 用由列车速度、载重量和传播距离组成的比饲酩来预测高速列车运行的地面振动．在广深 线上列车建度I甜hl，b和∞Oh妇的地面振动实滑擅和预舅值十分接近． 关t诩高速刊车 引言 高速铁路以其速度快、运能大、安全、舒适等特点已逐渐被人们接受。京沪高速铁路将 是我国建设的第一条高速铁路，全长1300 l∞，实施全封闭、全立交式的客运专线。铁路设 计速度为3∞h，，h，基础设施可满足350 lml，ll的速度要求。修建京沪高速铁路将是我国在新 世纪前10年投资额度较大的项目之一。在要修建高速铁路的京沪铁路沿线人口密度高，建 筑物密集。高速铁路选线需要进行环境综合评价，选线方案的确定及随之而来的动迁任务是 一个十分复杂的社会问题和耗资巨大的经济问题。为了能在既有铁路苏州站处建设高速铁路 苏州站，京沪高速铁路通过虎丘塔处线路在满足高速列车运行速度要求的条件下将要往北移 动2∞余米，高速铁路将比现在的铁路更靠近虎丘塔一些。虎丘塔是国家重点文物保护单位， 是苏州的标志性建筑物。为了确保虎丘塔在高速铁路建成后不受影响．需要论证高速铁路列 车运营振动传播规律．并对虎丘塔的稳定性影响进行评估。 尽管世界上有不少国家修建了高速铁路，但有关高速铁路列车运行造成的两佣地面振动 的资料很少。本报告在对既有线列车运行地面振动测试的基础上，提出的采用既有线的列车 运行振动传播的规律和“比例距离”预测未来高速铁路列车运行振动的方法在广深线得到了 验证。 1 既有铁路列车运营振动的测试 对京沪线苏州段和广深线石龙段(含高架桥】列车运行产生的地面振动进行了测试。测 点距离铁路最远点枷m．记录了24小时区段的上下行列车．客车、货车。在沪宁线，客车 最大速度为119．5虹1，lI。广深线客车最大速度为199．7lⅢ1，h。 把在不同测点测得的不同车速、不同车型的列车通过时的振动速度峰值绘在双对数坐标 图中，看到距离铁路近的地方．地面振动速度大，随至铁路距离的增加，振动速度减小。货 车通过时产生的地面振动大于客车．即使客车运行速度比货车要快。 路堤肩的测点的振动波形反应了列车通过时的最大振动作用，振动时间较短。在一定距 离以外的振动是随着距离置增加．振动速度应近于平面波的衰减，即有v～咖。当离铁路 一定距离以外的地方，地面振动较小。在京沪线苏州段既有线测试时，6号测点距离铁路 358m，当不同速度的列车通过时其振动速度最大值无多大变化。可见存在着在一定距离以外 的地方．不同列车速度的变化、列车载荷的变化地面振动强度无明显影响。 机车的重量太于列车车厢的重量．单机车头通过耐记录的振动波形看到．振动速度大小 和列车通过时差别不大。只是作用时间短一些。列车在连续高架桥上运行时，列车运行产生 的振动能量被高架桥的运动所吸收，传至地面的能量减少．锾路遵旁同样距离的测点测得的 振动强度比路堤情况下的要小。 2铁路振动的传播规律 2．1铁路振动传播的力学分析 列车运行时，部分能量将转变成地面的振动。列车运行振动是一个移动性线状振源，铁 路振动是一类在观测时间内振幅变化不大的环境振动，一种稳志振动。这里，我们关心的是 考察地段的地面振动强度峰值，分析影响地面振动大小的因素．可咀用下式表示 v=l婶。v．N．p，E。R，L．a．∞ 其中：v为地面振动速度mm，s，JP为列车轴动载荷恤1，r为列车速度hn，h．Ⅳ为列车车 辆数，p为地层介质密度g，cm3，三为介质的弹性模量MPa，R为至观察点的距离m。￡为车 厢长(或轮距)，a为地形、地质构造因素系数，卢为轨道摩擦、路基或桥体的吸收系数。_v， a，口为无量纲参数。采用无量纲参数进行量纲分析，上式可写成 P y，JD矗 1 … i叫l面’i’