第一节　车—线动力学仿真模型

车—线动力学仿真计算系应用我国最新研发的高速动车组参数以及国内外高速铁路线路平、纵断面设计标准，针对京沪高速铁路全线平、纵断面线形进行详细检算，根据全线各区段线路列车运行v—S曲线判断列车行驶特性，分析京沪高速铁路各区段线路平、纵断面线形组合的合理性。基于机车车辆—轨道耦合动力学理论，运用仿真技术，对动车组以350/250km/h速度匹配通过京沪高速铁路全线时的行车安全性及舒适性进行了详细的计算、分析和评估。计算结果表明，当动车组以350km/h（个别曲线限速330km/h）运行时，轮轨动作用力及行车的安全性和舒适性均能满足限值要求。

一、列车—线路耦合动力学理论与模型

机车车辆与线路的动态相互作用问题是铁路轮轨系统中最基本、最重要的动力学问题。随着列车速度的提高，机车车辆对线路结构的动力作用愈加严重，同时线路结构及几何状态对列车运行安全性和乘坐舒适性的影响也越来越突出。要研究解决这些问题，仅仅考虑机车车辆或线路本身已难以胜任，必须将机车车辆和线路作为一个相互影响、相互作用的耦合大体系来研究。目前，列车—线路耦合动力学已成为国内外研究机车车辆与线路动态相互作用问题的基本方法，其应用范围已涵盖了车轮或钢轨局部缺陷的动力冲击作用分析、线路结构振动特性及合理参数研究、车辆运行安全性和舒适性评估、线路平纵断面设计优化、列车经过道岔或过渡段的动力性能分析等各个方面。

二、动力学仿真计算方案

根据京沪高速铁路全线平纵断面设计实况，制定了以下计算方案：

（1）DK0～DK1318全线安全性与舒适性仿真计算方法；

①在DK0～DK5区段，曲线半径很小，CRH3型动车组以低于100km/h通过；

②在DK5～DK20区段，包含了半径4000m的曲线轨道，CRH3型动车组以300km/h速度运行；

③在DK20～DK1313区段，CRH3型动车组以350km/h速度运行；

④在DK1298～DK1313区段，CRH3型动车组以250km/h速度运行；

⑤在DK1313～DK1318区段，CRH3型动车组以200km/h速度运行。

（2）对全线动力学计算性能超标的地段进行优化设计，提出改进建议，并用CRH2型动车组进行校核。

（3）在DK1298～DK1313区段，对于过超高（在200km/h速度下）较大的平面曲线，检算CRH2型动车组以200km/h速度通过时的轮轨动态性能指标。

（4）在DK20～DK1313区段，检算CRH3型动车组以420km/h速度通过平面曲线轨道时的轮轨动态性能指标。

（5）动力学性能指标：

①安全性指标：包括轮轴横向力、轮轨垂向力、脱轨系数、轮重减载率。

②舒适性指标：包括车体横向及垂向振动加速度、垂向及横向平稳性指标。