• ISSN 0258-2724
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嵌入式轨道槽内结构优化设计

毕澜潇,刘卫星,邢梦婷,赵坪锐,刘学毅

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毕澜潇, 刘卫星, 邢梦婷, 赵坪锐, 刘学毅. 嵌入式轨道槽内结构优化设计[J]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 2019, 54(6): 1227-1234. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170734
引用本文: 毕澜潇, 刘卫星, 邢梦婷, 赵坪锐, 刘学毅. 嵌入式轨道槽内结构优化设计[J]. 江南娱乐网页版入口官网下载安装学报, 2019, 54(6): 1227-1234.doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20170734
BI Lanxiao, LIU Weixing, XING Mengting, ZHAO Pingrui, LIU Xueyi. Optimization Design for Internal Structure of Embedded Rail Trough[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(6): 1227-1234. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170734
Citation: BI Lanxiao, LIU Weixing, XING Mengting, ZHAO Pingrui, LIU Xueyi. Optimization Design for Internal Structure of Embedded Rail Trough[J].Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(6): 1227-1234.doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20170734

嵌入式轨道槽内结构优化设计

doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20170734
基金项目:国家自然科学基金重点项目(U1534203,U1434208);国家自然基金面上项目(51678506,51778543)
详细信息
    作者简介:

    毕澜潇(1988—),男,博士研究生,研究方向为高速重载轨道结构与轨道动力学,电话:18328586165,E-mail:346901256@qq.com

    通讯作者:

    赵坪锐(1978—),男,副教授,研究方向为高速重载轨道结构与轨道动力学,电话:13808045354,E-mail:przhao@163.com

  • 中图分类号:U213.21

Optimization Design for Internal Structure of Embedded Rail Trough

    • 摘要:嵌入式无砟轨道具有养护维修工作量小、结构稳定等特点,还具有良好的减振降噪性能,特别适应城市轨道交通运营需求,广泛应用在现代有轨电车线路建设中.由于嵌入式轨道的结构特点,其优化重点在槽内结构型式及包覆钢轨的高分子复合弹性体.利用有限元软件ANSYS对嵌入式轨道进行动、静态分析.在拓扑优化的基础上,根据城市轨道交通成本、安全、噪声、振动等功能要求构建轨道结构功能优化目标函数,对嵌入式轨道槽内结构进行优化设计.研究结果表明:针对槽型轨减少靠近轨腰与轨底连接处的复合材料,可以在保证轨道刚度前提下,尽可能节省成本;考虑降噪性能、隔振效果高分子复合材料包覆钢轨高度不宜降低,即应使其完全包覆钢轨;一般地段承轨槽宽度宜在200~220 mm;对于隔振要求严格的区域,增大承轨槽宽度是提高轨道结构隔振效果最有效的手段;复合材料弹性模量选取时,在保证轨道横向刚度的前提下,减小轨道板混凝土结构的应力水平.

    • 图 1嵌入式轨道结构示意

      Figure 1.Diagram of embedded rail structure

      图 2拓扑优化结果

      Figure 2.Topology optimization results

      图 3轨道响应参数

      Figure 3.Normalized track response parameters

      图 4优化设计变量

      Figure 4.Design variables for optimization

      图 5初步设计及单一目标优化的结果

      Figure 5.Preliminary design and results of single objective optimization

      图 6多目标几何优化结果

      Figure 6.Multi - objective geometric optimization results

      表 1设计参数的边界和初始值

      Table 1.Boundary and initial values of design parameters

      设计变量 下限 上限 初始值
      x1/cm 20 24 21
      x2/cm 11 36 8
      x3/cm 11 36 8
      x4/mm 8 40 30
      x5/MPa 1 10 4
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      表 2单一目标优化的数值结果

      Table 2.Numerical results of single objective optimization

      项目 参数 初步设计 单一目标优化
      复合物 噪声 减振
      设计变量 x1/mm 210 208 200 240
      x2/mm 170 118 170 170
      x3/mm 170 155 170 170
      x4/mm 30 37 8 8
      x5/MPa 4.00 2.86 10.00 2.14
      约束条件 σ/MPa 0.61 0.45 1.32 0.56
      ux, 2/mm 1.11 1.97 0.56 1.26
      目标值 FC/(dm3•m−1 0.022 0.014 0.025 0.032
      FN 0.24 0.54 0.18 0.28
      FM/dB 0 −34 8 33
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      表 3多目标优化的数值结果

      Table 3.Numerical results of multi-objective optimization

      项目 参数 wC= 0.33,wN= 0.33,
      wM= 0.33
      wC= 0.5,wN= 0.5,
      wM= 0
      wC= 0.5,wN= 0,
      wM= 0.5
      wC= 0,wN= 0.5,
      wM= 0.5
      设计变量 x1/mm 202 204 228 240
      x2/mm 170 170 159 170
      x3/mm 170 170 164 170
      x4/mm 28 40 40 8
      x5/MPa 10 10 3 10
      约束条件 σ/MPa 1.08 0.96 0.50 1.35
      ux, 2/mm 0.76 0.99 1.32 0.65
      目标值 FC/(dm3•m−1) 0.200 0.016 0.019 0.032
      FN 0.20 0.23 0.30 0.21
      FM/dB −5.32 −22.00 −5.00 29.00
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      薛美根,杨立峰,程杰. 现代有轨电车主要特征与国内外发展研究[J]. 城市交通,2008,6(6): 716-717.

      XUE Meigen, YANG Lifeng, CHENG Jie. Modern trams:characteristics & development both at home and abroad[J]. Urban Transport of China, 2008, 6(6): 716-717.
      李元坤,苗彦英. 国外现代有轨电车建设发展的启示[J]. 城市轨道交通研究,2013,16(6): 29-32.doi:10.3969/j.issn.1007-869X.2013.06.008

      LI Yuankun, MIAO Yanying. Enlightenment of modern tram construction and development in foreign countries[J]. Urban Mass Transit, 2013, 16(6): 29-32.doi:10.3969/j.issn.1007-869X.2013.06.008
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      张朝晖. ANSYS 12.0结构分析工程应用实例讲解[M]. 北京: 机械出版社, 2010: 539-546
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      李成辉. 轨道[M]. 成都: 江南娱乐网页版入口官网下载安装出版社, 2012: 68-70
      MARKINE V, DE MAN A, JOVANOVIC S, et al. Modelling and optimisation of an embedded rail structure[J]. Rail International, 2000(1): 15-23.
      伍先俊,朱石坚,曹建华. 结构声振研究的功率流方法[J]. 力学进展,2006,36(3): 362-372.

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    • 收稿日期:2017-10-16
    • 修回日期:2017-12-26
    • 网络出版日期:2018-03-06
    • 刊出日期:2019-12-01

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