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研究生： 陳家輝
Chen, Chia-Hui
論文名稱： 車輛-軌道之垂向與側滾耦合分析
The vertical and rolling coupled model of a wheelset and track system
指導教授： 郭振銘
Kuo, Chen-Ming
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年： 2005
畢業學年度： 93
語文別： 中文
論文頁數： 61
中文關鍵詞： 側滾 、車輛-軌道 、耦合
外文關鍵詞： wheelset, track, coupled, rolling
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    • 　　本文首先根據車輪與軌道間之作用力耦合關係，探討出車輛系統與軌道系統的動態反應方程式解析解，然後以Fortran 90程式撰寫Newmark-β數值積分法，求得動態列車行經軌道系統之歷時反應，建立一模擬車輛－軌道動態耦合模型系統。接著分析模擬當sine波型不平整與錯牙型不平整發生於軌道上時，對車輛所產生的側滾與輪軌接觸力反應。結果顯示，當遭遇不平整時，輪對產生的側滾行為將影響輪軌作用力以及遭遇不平整時輪軌作用力將產生一突然數十倍強大的衝擊力，與平穩狀態行駛時的差異甚大。除了會對下部軌道結構造成一定損壞以外還會影響列車行使的穩定度與安全性。

    　A vehicle-track dynamic model was built based on the coupled relationships between wheels and rail. Newmark-β method was adopted to slove the equations. The model considers wheel-rail interactions in vertical direction including roll angle of wheel sets. The effects of track irregularities were investigated with the proposed model. It was found that track irregularities result in rolling of wheelset and an impact force on wheel and rail. This effect may be detrimental to not only the track structure, but also to the stability of the vehicle system.

    目錄 摘要 ................................................I ABSTRACT ................................................II 誌謝 ................................................III 目錄 ................................................IV 表目錄 ................................................VI 圖目錄 ................................................VII 第一章 緒論 .......................................1 1-1 研究動機及目的 .......................................1 1-2 文獻回顧 .......................................2 1-3 研究流程與方法 .......................................5 第二章 耦合關係之簡介與模型建立 .....................7 2-1 車輛-軌道之耦合關係 ..............................7 2-2 鋼軌動態平衡方程式 ..............................11 2-3 軌枕動態平衡方程式 ..............................15 2-4 車體與輪對動態平衡方程式 .....................18 2-5 車輛系統-軌道系統動態平衡方程組 .....................21 第三章 車輛-軌道動態方程組之求解及驗證 ............27 3-1 NEWMARK-B METHOD ..............................28 3-2 程式PROGRAMNM之驗證 ..............................31 3-2.1 簡支彈性基礎梁受移動荷載作用下之動態影響 ...31 3-2.2 SKS300型列車行駛在浮式道床軌道之動態反應 ...35 第四章 車輛-軌道之動態反應分析 .....................38 4-1 列車與軌道基本資料 ..............................38 4-2 軌道長度及振態階數數值分析 .....................41 4-3 側滾角之動態歷時反應 ..............................45 4-4 表面不平整的影響 ..............................47 4-4.1 sine不平整 .......................................47 4-4.2 錯牙不平整 .......................................53 第五章 結論與展望 .......................................57 5-1 結論 ................................................57 5-2 展望 ................................................58 參考文獻 ................................................60 簡歷 ................................................62 表目錄 表2-1 FREE-FREE BEAM之 和 值表 ....................17 表3-1 簡支彈性基礎梁受移動之荷載系統參數 ...........32 表3-2 列車參數 ......................................34 表3-3 浮式道床模型參數表 .............................34 表4-1 模擬SKS300型列車參數 .............................38 表4-2 軌道模型參數表 .............................40 圖目錄 圖1-1 浮式梯型軌道 .....................................4 圖1-2 研究流程圖 .....................................6 圖2-1 垂向耦合關係圖 ............................8 圖2-2 輪對橫移、側滾行為圖 ............................9 圖2-3 輪對搖頭運動 .....................................9 圖2-4 輪對縱向、點頭運動 ............................9 圖2-5 鋼軌模型側向圖 ............................12 圖2-6 軌枕模型示意圖 ............................15 圖2-7 車輛模型圖 .....................................20 圖2-8 輪對力平衡圖 .....................................20 圖2-9 車輛軌道系統側視圖 ............................21 圖2-10 車輛-軌道系統縱視模型圖 ...................22 圖3-1 車體-軌道動態模擬程式PROGRAMNM系統結構圖 ....29 圖3-2 簡支彈性基礎梁受單一移動荷載作用模型圖 .........30 圖3-3 彈性基礎簡支梁受移動荷載之中點變位圖(50 MODES) 33 圖3-4 彈性基礎簡支梁受移動荷載之中點變位圖(100 MODES) 33 圖3-5 鋼軌中點位移圖 ............................35 圖3-6 軌枕中點加速度圖 ............................36 圖3-7 輪軌接觸力圖 .....................................36 圖4-1（A）列車模型側視圖（B）列車模型縱視圖模型圖 .39 圖4-2 軌道計算長度數值分析結果 ...................42 圖4-3 鋼軌振態數量數值分析結果 ...................43 圖4-4 輪對側滾角與時間之關係圖 ...................44 圖4-5 自由振動之輪對側滾角與時間之關係圖 ..........45 圖4-6 SINE波型式軌道不整 ............................46 圖4-7 SINE不平整模擬型式 ............................47 圖4-8 不平整波長3 M之輪對側滾角圖 ...................48 圖4-9 各種波長不平整之輪對側滾角圖 ...................49 圖4-10不平整波長3 M之左、右輪軌接觸力圖 ..........50 圖4-11 不平整波長40 M之左、右輪軌接觸力圖 ..........51 圖4-12 錯牙接頭 .....................................52 圖4-13 5 MM錯牙不整之輪對側滾角圖 ...................53 圖4-14 5 MM錯牙不平整之輪軌接觸力圖 ...................54

    參考文獻
    【1】 翟婉明，車輛—軌道耦合動力學，2001。
    【2】 Okuda, H.; Asanuma, K.; Matsumoto, N. and Wakui, H., “Dynamic load, resistance and environmental performance of floating ladder track”, Source: Quarterly Report of RTRI (Railway Technical Research Institute) (Japan), v 45, n 3, May, 2004, p 149-155
    【3】 陳苡亦，浮式道床軌道動態模型之建立，國立成功大學土木工程研究所碩士論文，2004。
    【4】 鄭永長，高速鐵路車輛轉向架之動態反應分析，國立成功大學機械工程研究所博士論文，2004。
    【5】 陳志偉，以有限元素法分析軌道結構於輪-軌互制作用下之反應，國立成功大學土木工程研究所碩士論文，2003。
    【6】 張筑壹，分析軌道不整對脫軌風險之影響，國立成功大學土木工程研究所碩士論文，2002。
    【7】 朱思戎，列車與道碴及版式軌道之動力互制行為，國立台灣大學土木工程研究所碩士論文，2001。
    【8】 曾俊維，以三維有限元素分析軌道結構之動力行為，國立成功大學土木工程研究所碩士論文，2001。
    【9】 Biggs, J.M., “Introduction to structural dynamics” , McGraw-Hill, N.Y. ,1964.
    【10】 Lam, K.Y., Hung, K.C., Chow, S.T., “Vibration analysis of plates with cutouts by the modified Rayleigh-Ritz method”, Source: Applied Acoustics, v 28, n 1, 1989, p 49-60
    【11】 Henri G., “Numerical integration for structural dynamics” , CE 283-Structural Dynamics Department of Civil and Environmental Engineering Duke University, 2001
    【12】 呂芷婷，時間不連續葛勒金有限原素法結構共振問題之研究，中原大學土木工程研究所碩士論文，2004。
    【13】 李一聖，鄭書恒，黃妃君，“高速鐵路關鍵技術研究(1)—橋梁設計參數.豎向振動.縱向力” ，財團法人中興工程顧問社，1998。
    【14】 楊永斌，姚忠達，高速鐵路車—橋互制理論，圖文技術服務有限公司，台灣，2000。
    【15】 Cui, F. and Chew, C.H., “The effectiveness of floating slab track system - PartⅠ.Receptance methods” , Applied Acoustics, 61, 441-453, 2000
    【16】 Bathe KJ and Wilson EL, “Numerical Method in Finite Element Analysis” , Prentice-Hall, 1976

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    校外：2005-08-02公開
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