基于车辆-轨道耦合动力学的轨道下沉仿真分析

"无线环境监测基于STM32的仿真计算模型，涉及轨道下沉研究，包括车辆-轨道耦合动力学模型、轨道下沉变形模型以及二者之间的关系。车辆模型为二系悬挂整车模型，轨道模型为三层离散点支承模型，其中道床采用锥体参振模型，考虑剪切刚度和阻尼。轨道下沉模型主要关注道床下沉，基于日本内田雅夫的模型，通过公式描述轨道下沉与荷载、道床应力、振动加速度系数等的关系。文章讨论了车辆-轨道耦合动力学在轨道下沉研究中的应用，指出轨道下沉量随荷载作用次数增加而累积，初始不平顺影响显著。研究强调了车辆-轨道系统的相互作用和轨道下沉对轮轨力及结构响应的影响，对于轨道维护和安全运行有重要意义。" 这篇首发论文探讨了如何应用车辆-轨道耦合动力学理论来研究轨道下沉变形，特别是在无线环境监测系统设计中，基于STM32的计算模型对于理解轨道系统的动态性能至关重要。STM32作为微控制器，通常用于实时数据采集和处理，对于监测轨道状态非常有效。车辆-轨道耦合动力学模型是研究的关键，它考虑了车辆与轨道之间的相互作用，特别是垂向振动。车辆模型以一个具有二系悬挂系统的整车表示，而轨道模型则采用细致的三层结构，包括钢轨、轨枕、道床和路基。 轨道下沉变形模型主要关注道床下沉，因为道床下沉是导致轨道几何形变的主要因素。引用了日本内田雅夫的模型，该模型通过数学公式描述了轨道下沉量与荷载、道床应力和振动加速度的关系。这种模型能够反映轨道下沉的非线性特征，并与车辆-轨道耦合振动系统相关联。 论文进一步阐述了轨道下沉与车辆-轨道耦合振动系统之间的相互作用。随着荷载的重复作用，轨道下沉逐渐累积，而轨面初始的不平顺状况对下沉变化影响显著。这种相互作用可能导致轮轨力的增强和轨道结构响应的加剧，从而影响轨道的稳定性和安全性。 研究的意义在于，通过深入理解和预测轨道下沉的累积特性，可以更经济、合理地规划轨道的养护和维修工作，确保列车的安全、平稳运行。目前，虽然国内外已有轨道下沉的试验研究和计算模型，但在基于车辆-轨道耦合动力学的仿真分析方面仍有待加强，尤其是国内相关研究相对较少。本文的贡献在于填补了这一领域的部分空白，为轨道工程提供了一种新的理论分析方法。