随着高速铁路路网的不断完善,高速铁路已经成为出行的首选交通工具,也对列车运行过程中的安全、平顺性提出了更高要求。在铁路运营过程中,路桥过渡段的不均匀沉降问题始终是影响轨道平顺性、乘车舒适性的重要因素。虽然前期做了大量的研究工作,路桥过渡段的设计方案也在逐步完善,但仍需结合运营过程中逐步显现出各种不平顺现象,进行更为深入的理论研究,实现过渡段设计更深层次的优化,确保运行质量。为此,论文主要开展以下研究工作:(1)构建车辆—轨道—过渡段系统有限元模型,进行动力系统分析以车辆轨道耦合动力学作为基础建立车辆—轨道—过渡段系统有限元模型,利用模型模拟高速铁路经过路桥过渡段时车辆和轨道的动力学响应,通过车辆和轨道的动力响应结合相应的评价指标对过渡段处无砟轨道的动力学性能进行分析评价。(2)研究扣件刚度、过渡段长度及填料特性等参数对无砟轨道动力响应敏感性通过控制变量法、分别将扣件刚度、过渡段长度和填料的弹性模量作为变量带入模型进行仿真模拟。将仿真结果进行对比分析发现轨道结构的受力和振动受扣件的垂向刚度影响较大、受横向和纵向刚度影响较小,当扣件垂向刚度为30kN/mm时既能保证轨道有足够的弹性使轨道结构有足够的平顺性,又不致使轨道结构的受力过大而减小轨道寿命。过渡段的长度对车辆的运行和轨道结构的振动也有影响,随着过渡段长度的增加,轮轨力、轮重减载率和脱轨系数都有一定程度的减小,当过渡段长度达到20m时继续增加长度对车辆和轨道振动趋于稳定。过渡段填料特性对无砟轨道动力性也有较大影响,填料弹性模量太小或者太大都会给车辆和轨道带来不利影响,当填料弹性模量为130~150MPa时,既能保证路基和桥梁之间的刚度平稳过渡使车辆安全、平稳运行,同时保证车辆轨道的振动又处于相对较低的水平。(3)研究路桥过渡段的扣件刚度、过渡段长度及填料的综合优化设计方法将扣件刚度、过渡段长度及填料作为设计变量,车辆运行安全性和平稳性为约束函数,车体垂向加速度、轮重减载率、脱轨系数、轨道各个部分的振动和位移作为目标函数,保证设计变量的变动在不影响车辆运行安全性、平稳性的情况下使车辆、轨道的振动和位移都处于较低水平,同时达到降低工程造价和轨道养护维修工作量的目的,这种方法的到的设计变量即成为优化结果,最后将优化后的扣件刚度、过渡段长度及填料重新输入模型进行验证,结果表明优化的结果能够达到预期的效果。