动力稳定车、轨道和桥梁耦合模型的处理方法、装置、分析方法、计算机设备、可读存储介质和程序产品与流程

本技术涉及铁路安全，特别是涉及一种动力稳定车、轨道和桥梁耦合模型的处理方法、装置、分析方法、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

背景技术：

1、铁路是关键的基础设施和绿色高效的交通工具，对推动经济和社会的全面、协调和可持续发展具有重要作用。有砟轨道铁路在现有线路中占据主导地位，但受运量、轴重等因素影响，有砟轨道易出现各类病害，需科学养修。破底清筛、捣固后的线路常借助动力稳定车提升道床稳定性，但目前因桥上开展稳定作业时桥梁动力响应不明、存在共振风险且无规范作业参数，工程中桥梁区段均不进行该作业，造成轨道弹性恢复变慢、列车限速运行，制约了运输与经济发展，因此研究动力稳定车、轨道和桥梁耦合系统动力学及桥梁动力响应特性具有重要意义。

2、目前可以利用有限元软件建立动力稳定装置、轨道和桥梁的数值模型，通过轮轨相互作用关系构建动力稳定装置、轨道和桥梁耦合模型并进行求解，进而得到桥梁任意点的动力响应参数。然而上述方法忽略了动力稳定车对耦合系统动力响应的影响，模型建模过于简化，且轮轨相互作用关系较为简单，难以准确描述动力稳定车、轨道和桥梁之间复杂的接触行为，难以准确模拟动力稳定车在桥上轨道的连续稳定作业过程，难以开展精细化的动力稳定车、轨道和桥梁耦合振动分析。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种动力稳定车、轨道和桥梁耦合模型的处理方法、装置、分析方法、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

2、第一方面，本技术提供了一种动力稳定车、轨道和桥梁耦合模型的处理方法，包括：

3、获取动力稳定车多刚体模型和轨道桥梁柔性体模型；

4、根据所述动力稳定车多刚体模型和所述轨道桥梁柔性体模型间的轮轨相互作用，得到前后转向架轮对与钢轨间的第一轮轨关系模型、前后稳定装置与钢轨间的第二轮轨关系模型；

5、根据所述第一轮轨关系模型和所述第二轮轨关系模型，得到动力稳定车和轨道桥梁间的轮轨相互作用耦合接触模型；

6、根据所述动力稳定车多刚体模型、所述轨道桥梁柔性体模型和所述轮轨相互作用耦合接触模型，得到动力稳定车、轨道和桥梁耦合模型。

7、在其中一个实施例中，所述获取动力稳定车多刚体模型，包括：

8、根据动力稳定车设计参数，得到车体、前后转向架、前后转向架轮对和前后稳定装置的三维几何模型；

9、对所述车体、前后转向架、前后转向架轮对和前后稳定装置的三维几何模型进行离散刚体化，得到动力稳定车有限元模型；

10、根据所述动力稳定车有限元模型，以及所述动力稳定车设计参数中车体与前后转向架间、车体与前后稳定装置间和前后转向架与前后转向架轮对间的约束关系，得到动力稳定车多刚体模型。

11、在其中一个实施例中，获取轨道桥梁柔性体模型，包括：

12、根据轨道和桥梁设计参数，得到钢轨、轨枕、道床、主梁和桥墩的三维几何模型；

13、对所述钢轨、轨枕、道床、主梁和桥墩的三维几何模型进行离散柔性化，得到轨道桥梁有限元模型；

14、根据所述轨道桥梁有限元模型、以及轨道和桥梁设计参数中钢轨与轨枕间、轨枕与道床间、道床与主梁间、主梁与桥墩间和桥墩和地面间的约束关系，得到轨道桥梁柔性体模型。

15、在其中一个实施例中，所述根据所述动力稳定车多刚体模型和所述轨道桥梁柔性体模型间的轮轨相互作用，得到前后转向架轮对与钢轨间的第一轮轨关系模型、前后稳定装置与钢轨间的第二轮轨关系模型，包括：

16、根据赫兹非线性接触理论，确定前后转向架轮对与钢轨间的法向作用参数以及前后稳定装置与钢轨间的法向作用参数；

17、根据指数衰减摩擦模型，确定前后转向架轮对与钢轨间的切向作用参数；

18、根据无滑移约束，确定前后稳定装置与钢轨间的横切向作用参数；

19、根据库伦摩擦模型，确定前后稳定装置与钢轨间的纵切向作用参数；

20、根据前后转向架轮对与钢轨间的法向作用参数和切向作用参数，得到前后转向架轮对与钢轨间的第一轮轨关系模型；

21、根据前后稳定装置与钢轨间的法向作用参数、横切向作用参数和纵切向作用参数，得到前后稳定装置与钢轨间的第二轮轨关系模型。

22、在其中一个实施例中，所述根据所述动力稳定车多刚体模型、所述轨道桥梁柔性体模型和所述轮轨相互作用耦合接触模型，得到动力稳定车、轨道和桥梁耦合模型，包括：

23、根据所述轮轨相互作用耦合接触模型，在所述动力稳定车多刚体模型和所述轨道桥梁柔性体模型之间建立连接和耦合接触，得到动力稳定车、轨道和桥梁耦合模型。

24、第二方面，本技术还提供了一种动力稳定车、轨道和桥梁耦合模型的分析方法，所述方法包括：

25、基于显式时间积分方法中的中心差分法，对动力稳定车、轨道和桥梁耦合模型进行耦合求解，得到所述动力稳定车、轨道和桥梁耦合模型的动力响应参数；所述动力稳定车、轨道和桥梁耦合模型是根据上述实施例所述的方法得到的模型。

26、第三方面，本技术还提供了一种动力稳定车、轨道和桥梁耦合模型的处理装置，包括：

27、多刚体模型和柔性体模型获取模块，用于获取动力稳定车多刚体模型和轨道桥梁柔性体模型；

28、轮轨关系模型获取模块，用于根据所述动力稳定车多刚体模型和所述轨道桥梁柔性体模型间的轮轨相互作用，得到前后转向架轮对与钢轨间的第一轮轨关系模型、前后稳定装置与钢轨间的第二轮轨关系模型；

29、耦合接触模型获取模块，用于根据所述第一轮轨关系模型和所述第二轮轨关系模型，得到动力稳定车和轨道桥梁间的轮轨相互作用耦合接触模型；

30、耦合模型获取模块，用于根据所述动力稳定车多刚体模型、所述轨道桥梁柔性体模型和所述轮轨相互作用耦合接触模型，得到动力稳定车、轨道和桥梁耦合模型。

31、第四方面，本技术还提供了一种动力稳定车、轨道和桥梁耦合模型的分析装置，包括：

32、耦合求解模块，用于基于显式时间积分方法中的中心差分法，对动力稳定车、轨道和桥梁耦合模型进行耦合求解，得到所述动力稳定车、轨道和桥梁耦合模型的动力响应参数；所述动力稳定车、轨道和桥梁耦合模型是根据上述实施例所述的方法得到的模型。

33、第五方面，本技术还提供了一种计算机设备。所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行上述方法。

34、第六方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行上述方法。

35、第七方面，本技术还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行上述方法。

36、本技术获取动力稳定车多刚体模型和轨道桥梁柔性体模型；根据动力稳定车多刚体模型和轨道桥梁柔性体模型间的轮轨相互作用，得到前后转向架轮对与钢轨间的第一轮轨关系模型、前后稳定装置与钢轨间的第二轮轨关系模型；根据第一轮轨关系模型和第二轮轨关系模型，得到动力稳定车和轨道桥梁间的轮轨相互作用耦合接触模型；根据动力稳定车多刚体模型、轨道桥梁柔性体模型和轮轨相互作用耦合接触模型，得到动力稳定车、轨道和桥梁耦合模型。本技术全面考虑了动力稳定车、轨道和桥梁的特性，将动力稳定车刚性化、轨道桥梁柔性化，更符合实际情况；同时，模型建模过程考虑了前后转向架轮对与钢轨间、前后稳定装置与钢轨间的复杂轮轨相互作用关系，可以准确描述动力稳定车、轨道和桥梁之间复杂的接触行为，从而可以准确模拟动力稳定车在桥上轨道的连续稳定作业过程，有助于开展精细化的动力稳定车-轨道-桥梁耦合振动分析。