地震作用下铁道车辆桥上脱轨概率研究

发布时间：2023-02-08 08:52

　　随着我国高速铁路的快速发展,运营车速的不断提高,车辆在桥上的行车安全性引起研究人员的极大重视。而国家规划的高速铁路路线网,很多线路直接位于高发频率地震带上,这就需要研究地震作用下车辆在桥上的脱轨概率。然而,由于车桥程序模拟时间的高花费导致脱轨概率的统计计算难以实现,使得地震下的车辆在桥上的脱轨概率的计算成为一个很大的难点。在经典的蒙特卡罗模拟方法中需要样本数与概率成反比,因此对于小概率脱轨事件,需要很大的样本数目才可以得到满意的精度。为了提高计算效率,本文将子集抽样模拟方法和极值概率密度演化方法引入到地震作用下的车辆脱轨概率计算中。比较两者的精度与效率,并且给出计算地震作用下车辆在桥上脱轨概率的建议方法。之后根据一个具体工程计算实例-地震作用下国内普通高速列车以车速180km/h通过一座多跨铁路简支梁桥时,分别利用三种不同的方法计算列车在桥上的脱轨概率。由计算结果发现,相对于子集抽样方法和经典的蒙特卡罗模拟方法,极值概率密度方法效率最高,验证了建议算法的合理性。最后利用建议方法,讨论了地震作用下,不同桥梁周期对车辆在桥上脱轨概率的影响。以下为具体实现过程:首先以一个地震动激励下的单自由...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究进展
    1.3 本文研究内容
第2章 动力可靠度
    2.1 首超动力可靠度
    2.2 动力可靠度计算的蒙特卡罗法
第3章 子集抽样模拟方法
    3.1 子集抽样的基本原理
    3.2 马尔可夫链蒙特卡罗抽样方法
        3.2.1 原理
        3.2.2 平稳分布的证明
    3.3 推荐概率密度函数的选择
    3.4 子集抽样模拟的实施
    3.5 地震动模型
    3.6 子集抽样法算例
    3.7 本章小结
第4章 结构动力可靠度的极值概率密度演化
    4.1 概率密度演化方法的理论基础
    4.2 结构动力系统响应的概率密度演化方法
        4.2.1 广义概率密度演化方程
        4.2.2 概率密度演化方程数值解法
        4.2.3 随机变量空间选点方法
        4.2.4 差分算法TVD格式
    4.3 结构动力可靠度的极值概率密度演化方法
    4.4 极值概率密度演化算例
    4.5 本章小结
第5章 地震作用下铁道车辆桥上脱轨概率计算
    5.1 地震下车-轨-桥动力分析模型
        5.1.1 车辆桥上脱轨模型
        5.1.2 车辆模型
        5.1.3 轨道模型
        5.1.4 桥梁模型
        5.1.5 近似解耦分析
        5.1.6 车-轨-桥动力模型验证
    5.2 算例
        5.2.1 子集抽样模拟
        5.2.2 极值概率密度演化
        5.2.3 经典蒙特卡罗模拟
        5.2.4 三种模拟结果比较
        5.2.5 桥梁周期对脱轨概率的影响
    5.3 本章小结
结论与展望
致谢
参考文献



本文编号：3737700