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减振型CRTSⅢ板式无砟轨道动力特性及减振效果的试验与探究

一、引言

1.1研究背景与意义

随着经济的飞速发展和城市化进程的不断加快,人们对于高效、快捷的交通运输需求日益增长,高速铁路作为一种现代化的交通方式,以其速度快、运量大、安全可靠等优势,在全球范围内得到了迅猛发展。自1964年日本开通第一条高速铁路——东海道新干线以来,高速铁路技术不断创新和完善,运营速度、安全性和舒适性等方面都取得了显著的进步。截至目前,全球多个国家和地区已经建成了庞大的高速铁路网络,高速铁路在现代交通运输体系中占据着越来越重要的地位。

在中国,高速铁路的发展更是举世瞩目。自2008年京津城际铁路开通运营以来,中国高速铁路实现了从无到有、从追赶到引领的历史性跨越。截至2023年底,全国铁路运营里程达15.9万公里,高铁里程达4.5万公里,“八纵八横”高速铁路网主通道已建成约80%。复兴号高速列车作为中国自主研发、具有完全知识产权的新一代高速列车,已累计运行23.4亿公里,累计运送旅客22亿人次,开行范围覆盖30个省(区、市)和香港特别行政区。中国高铁不仅在国内实现了互联互通,还走出国门,雅万高铁高速列车于2023年10月在印尼投用,匈塞铁路高速列车也于2024年6月在塞尔维亚首次亮相。

然而,随着列车运行速度的不断提高,高速列车—轨道系统面临着一系列严峻的挑战,其中振动问题尤为突出。当高速列车在轨道上运行时,由于车轮与轨道之间的相互作用,会产生复杂的振动。这种振动不仅会影响列车运行的平稳性和舒适性,还会对轨道结构和周边环境造成不利影响。过大的振动会导致轨道部件的磨损加剧、连接松动,进而影响轨道的几何形位,增加列车脱轨的风险;振动还会通过轨道基础传递到周围的建筑物和地面,产生噪声污染,干扰居民的正常生活和工作。

无砟轨道以其高稳定性、高平顺性和少维修等优点,成为高速铁路轨道结构的主要形式。CRTSⅢ型板式无砟轨道作为中国自主研发的一种新型无砟轨道结构,具有结构高度低、刚度均匀性好、稳定性高、耐久性强等特点,已在我国多条高速铁路中得到广泛应用。然而,在实际运营过程中,CRTSⅢ型板式无砟轨道仍面临着振动问题的挑战,传统的CRTSⅢ型板式无砟轨道在减振性能方面存在一定的局限性,无法满足日益增长的高速铁路运营需求。因此,开展减振型CRTSⅢ板式无砟轨道的研究具有重要的现实意义。

研究减振型CRTSⅢ板式无砟轨道,有助于揭示高速列车—轨道系统振动的产生机制和传播规律,为优化轨道结构设计、降低振动和噪声提供理论依据。通过对减振型CRTSⅢ板式无砟轨道的研究,可以深入了解其减振原理和性能特点,为进一步改进和完善轨道结构提供科学指导。同时,研究成果还可以为高速铁路的规划、设计、施工和运营提供技术支持,有助于提高高速铁路的安全性、稳定性和舒适性,降低运营成本,提高铁路运输的经济效益和社会效益。此外,减振型CRTSⅢ板式无砟轨道的研究成果还可以为其他类型的无砟轨道减振设计提供参考和借鉴,推动整个无砟轨道技术的发展和进步。

综上所述,减振型CRTSⅢ板式无砟轨道的研究对于解决高速铁路振动问题、提升高铁性能、促进高速铁路可持续发展具有重要的理论和实际意义。

1.2国内外研究现状

国外对于高速铁路无砟轨道的研究起步较早,日本、德国、法国等国家在无砟轨道技术方面处于世界领先水平。日本新干线采用的板式无砟轨道,经过多年的发展和完善,已经形成了一套成熟的技术体系,其轨道结构设计、施工工艺和维护管理等方面都具有较高的水平。德国的博格板式无砟轨道和雷达型无砟轨道,以其高精度的施工和良好的稳定性而闻名于世。法国的有挡肩板式无砟轨道在欧洲得到了广泛应用,其在轨道结构的力学性能和减振降噪方面进行了深入研究。然而,国外针对CRTSⅢ型板式无砟轨道的研究相对较少,主要是因为CRTSⅢ型板式无砟轨道是中国自主研发的轨道结构,具有独特的结构特点和技术优势。

国内在高速铁路无砟轨道技术方面也取得了显著的研究成果。自20世纪90年代开始,我国就开展了无砟轨道技术的研究和试验工作。通过引进、消化、吸收国外先进技术,并结合国内铁路建设的实际情况,进行了大量的创新和改进,成功研发了CRTSⅠ型、CRTSⅡ型和CRTSⅢ型板式无砟轨道,以及双块式无砟轨道等多种类型的无砟轨道结构。目前,我国在无砟轨道技术方面已经达到了世界先进水平,并在国内多条高速铁路中得到了广泛应用。

在减振型CRTSⅢ板式无砟轨道的研究方面,国内学者也开展了大量的工作。通过理论分析、数值模拟和现场试验等方法,对减振型CRTSⅢ板式无砟轨道的减振原理、结构参数优化、动力性能和减振效果等方面进行了深入研

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