1、軌道不平順是車輛-軌道耦合系統(tǒng)振動的主要激擾源，對列車運行的安全、平穩(wěn)、舒適性有著重要影響，也是限制行車速度的主要因素。隨著我國鐵路向高速化的發(fā)展，對軌道平順狀態(tài)提出了更高的要求。因此研究軌道不平順與車輛-軌道耦合系統(tǒng)隨機振動之間的關(guān)系以及軌道平順狀態(tài)的評價方法，具有十分重要的理論和現(xiàn)實意義。本文在結(jié)合國內(nèi)外現(xiàn)有理論的基礎(chǔ)上，對車輛-軌道耦合系統(tǒng)隨機振動和軌道平順狀態(tài)評價方法開展了研究，主要內(nèi)容分為以下幾個方面:
　　1.無窮周期

2、結(jié)構(gòu)隨機振動分析
　　無窮周期結(jié)構(gòu)是指由相同的子結(jié)構(gòu)以周期方式連接而成的無窮長結(jié)構(gòu)，軌道結(jié)構(gòu)就是典型的無窮周期結(jié)構(gòu)。將波譜單元法應(yīng)用于無窮周期結(jié)構(gòu)隨機振動分析中，并以軌道結(jié)構(gòu)為例建立了無窮周期結(jié)構(gòu)的波譜-辛運動方程。該方法是以受力子結(jié)構(gòu)為對象，采用波譜單元法建立其動剛度矩陣，并應(yīng)用辛數(shù)學(xué)方法求解簡諧波在子結(jié)構(gòu)之間的傳播。該方法既保留了辛方法自由度低的特點，又具有波譜單元法的高頻振動精度高的特點，為分析軌道結(jié)構(gòu)隨機振動提供了新的思路

3、。
　　2.車輛-軌道耦合系統(tǒng)動力學(xué)模型的建立及求解
　　基于車輛-軌道耦合動力學(xué)理論，建立了車輛-有砟軌道和車輛-CRTSⅡ型板式無砟軌道耦合系統(tǒng)的隨機振動模型，用于分析軌道不平順與車輛-軌道耦合系統(tǒng)隨機振動之間的關(guān)系。車輛系統(tǒng)視為多剛體系統(tǒng)，并利用哈密爾頓原理建立其運動方程。有砟軌道視為三層點支承模型，利用辛方法和波譜-辛方法建立其運動方程。CRTSⅡ型板式無砟軌道視為三層支承結(jié)構(gòu)，其中鋼軌為離散支承，軌道板和支承層采用

4、連續(xù)支承，利用辛方法建立其運動方程。根據(jù)線性簡化的輪軌相互作用關(guān)系組建車輛-軌道耦合系統(tǒng)的運動方程，采用頻率分析方法計算耦合系統(tǒng)的頻率響應(yīng)，并驗證了本文模型的正確性。
　　3.車輛-軌道耦合系統(tǒng)隨機振動分析
　　基于車輛-軌道耦合系統(tǒng)隨機振動分析模型，分析了軌道高低、水平、軌向、軌距不平順對耦合系統(tǒng)振動的影響;分析了軌道不平順與車輛-有砟軌道、車輛-CRTSⅡ型板式無砟軌道耦合系統(tǒng)振動響應(yīng)之間的幅頻特性曲線，根據(jù)這些幅頻特性

5、曲線計算了軌道不平順的敏感波長，并進一步探討了行車速度、列車類型、軌道剛度對軌道不平順與耦合系統(tǒng)振動響應(yīng)之間的幅頻特性曲線及軌道不平順敏感波長的影響。
　　4.基于動力學(xué)的軌道平順狀態(tài)評價方法
　　根據(jù)軌道不平順與車輛-軌道耦合系統(tǒng)振動響應(yīng)之間的關(guān)系，在軌道不平順中引入波長權(quán)重系數(shù)，提出了一種新的軌道平順狀態(tài)評價指標:軌道加權(quán)質(zhì)量指數(shù)(TWQI)。根據(jù)不同的波長權(quán)重系數(shù)將該指標分為軌道加權(quán)質(zhì)量指數(shù)-舒適性指數(shù)(TWQI-C)

6、和軌道加權(quán)質(zhì)量指數(shù)-安全性指數(shù)(TWQI-S)。文中以昌九城際上行動檢車檢測數(shù)據(jù)樣本為例，驗證了TWQI的合理性，并進一步研究了TWQI的分布特征和發(fā)展惡化規(guī)律，為TWQI的應(yīng)用提供參考。
　　5.軌道平順狀態(tài)評估軟件的開發(fā)
　　利用Matlab語言開發(fā)了軌道平順狀態(tài)評估軟件，該軟件可實現(xiàn)動力學(xué)計算、軌道不平順加權(quán)、軌道不平順評價等功能。通過輸入車輛系統(tǒng)參數(shù)、軌道結(jié)構(gòu)參數(shù)、輪軌接觸參數(shù)、行車速度和實測軌道不平順，利用該評估軟