西南交通大学土木工程学院 四川成都 610031
摘要：通过开展理论推导，构建了高速铁路地震预警系统动态测试仿真分析平台研制的相似体系。在此基础上，研制了高速运行的车辆及配套的钢轨、承台、轨道板及底座板等部件，组装后形成了能够高速运行的动力学仿真试验装备，运行最小时速为8m/s，可按照1m/s2的加速度分级提速，至最高速度为24m/s，并且能够不间断运行1小时以上为后续高速铁路地震预警系统警报阈值的优化奠定基础。
关键词：高速铁路；地震预警；动态测试；仿真分析；方案
目前国内外关于高速铁路地震预警系统动态测试仿真分析平台方面开展过一定的研究工作，但是大部分试验平台均是基于小比例尺模型设计完成的，且进行了大量的简化，机车的运动模式与实际差异较大，机车的一系和二系悬挂、机车转向架、车体的尺寸和重心、车轮的轮缘和踏面以及钢轨的截面尺寸等因素并未严格按照相似理论进行考虑，试验结果精度较低，不能够满足高铁地震预警系统的要求。所以，目前国内外关于高速铁路地震预警系统警报阈值的研究仅停留在数值仿真分析、静态仿真试验阶段，限制了研究成果的应用。
总体来讲，国内外目前没有切实可行的动态试验平台能够用于研究高速列车运行的地震安全性。然而，随着地震模拟振动台研制、振动台试验技术方面的进步和发展，通过开展振动台试验直观再现地震作用下高速列车在路基/桥梁上的运行安全性目前已经成为专家、学者研究的热点问题，也逐渐成为了后续研究的发展趋势
1 相似体系建立
在物理模拟试验中相似关系主要有三大类，即几何相似、动力学相似和运动学相似。若两种物理现象在几何相似、动力学相似和运动学相似上满足相似条件，则认为这两种现象相似。在这三大类相似中，几何相似的实现比较容易，而运动学相似又受几何相似和动力学相似控制，随着几何相似和动力学相似，运动学相似得到表现。因此，在这三类相似中关键是动力学相似。在此基础上，本文基于π定理，建立了相似体系如下：以几何尺寸、加速度、质量密度作为控制参数，选取几何相似比为1：10，加速度和质量密度相似比为1：1，经过推导得出以下结果，见表1。
表1 模型相似比
2 关键部件的设计与制作
本方案主要包括能够高速运行的车辆及配套的钢轨、承台、轨道板、底座板及下部垫块等部件，部件构件的情况见图1-图2。
图3 钢轨原型设计图及实物图
图4 轮对及转向架实物图
通过方案必选，确定了以CRH380BL高速列车为原型，按照几何相似比为1：10设计并研制了高速列车-轨道-轨下结构的动力学仿真试验装备，运行最小时速为8m/s，可按照1m/s2的加速度分级提速，至最高速度为24m/s，并且能够不间断运行1小时以上。
3 结论
通过开展理论推导，构建了高速铁路地震预警系统动态测试仿真分析平台研制的相似体系。在此基础上，研制了高速运行的车辆及配套的钢轨、承台、轨道板、底座板及下部垫块等部件，组装后形成了能够高速运行的动力学仿真试验装备，为后续高速铁路地震预警系统警报阈值的优化奠定基础。
参考文献：
[1]卢春房，周黎，张志方.中国高速铁路地震预警系统的研究与试验[J].科技导报，2016，34（18）：258-264.
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[4]中震测发[2015]18号_关于印发《仪器地震烈度计算暂行规程》的通知.
论文作者:童心豪
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/21
标签：动力学论文; 几何论文; 预警系统论文; 钢轨论文; 高速铁路论文; 运动学论文; 加速度论文; 《防护工程》2019年第3期论文;