[发明专利]一种铁路轨道有砟道床厚度计算方法及系统

权利要求书

1.一种铁路轨道有砟道床厚度计算方法，其特征在于，所述方法包括：

获取铁路轨道的设计参数；所述设计参数包括机车的静轮载、车速、车轮直径以及设计交通量；

根据所述设计参数计算设计轮载以及设计轮载作用的等效次数；

获取地勘参数；所述地勘参数包括道床的弹性模量、路基土的类型、厚度、弹性模量以及抗压强度；

获取设计要求，并根据所述设计要求确定容许应力和容许变形；

根据所述地勘参数和所述容许应力计算路基偏应力；

根据所述设计轮载、所述设计轮载作用的等效次数、所述容许变形以及所述路基偏应力计算塑性应变因子以及累计沉降因子；

根据所述塑性应变因子以及所述累计沉降因子，确定铁路轨道有砟道床的厚度。

2.根据权利要求1所述的有砟道床厚度计算方法，其特征在于，所述根据所述塑性应变因子以及所述累计沉降因子，确定铁路轨道有砟道床的厚度，具体包括：

通过数值方法建立三维车辆-轨道-路基的数值有限元模型；

根据所述有限元模型计算不同状态下的路基动应力响应；所述不同状态表示所述铁路轨道的设计参数以及不同的所述地勘参数的不同；

根据所述路基动应力响应、所述塑性应变因子以及所述累计沉降因子，建立对应关系数据库；所述对应关系数据库表为所述塑性应变因子以及所述累计沉降因子与所述铁路轨道有砟道床的厚度的对应关系；

根据所述对应关系数据库确定铁路轨道有砟道床的厚度。

3.根据权利要求1所述的有砟道床厚度计算方法，其特征在于，所述根据所述设计参数计算设计轮载以及设计轮载作用的等效次数，计算公式为：

其中，P_设计为设计轮载；N为设计轮载作用的等效次数；P_静轮为静轮载；D_车轮为车轮直径；V_车为车速；T_设计为设计交通量。

4.根据权利要求1所述的有砟道床厚度计算方法，其特征在于，所述根据所述地勘参数和所述容许应力计算路基偏应力，计算公式为：

式中，ε_容许为容许应力；σ_抗压为抗压强度；a、b、m为路基材料系数，高塑性黏土分别取1.2、0.18、2.4；低塑性黏土分别取1.1、0.16、2；低压缩性粉土分别取0.84、0.13、2；高压缩性粉土分别取0.64、0.1、1.7。

5.根据权利要求1所述的有砟道床厚度计算方法，其特征在于，所述根据所述设计轮载、所述设计轮载作用的等效次数、所述容许变形以及所述路基偏应力计算塑性应变因子以及累计沉降因子，计算公式为：

式中，A为面积常数，通常取值为1m²；L为长度常数，通常取值为1m；ρ_容许为设计期间路基层的容许沉降。

6.一种铁路轨道有砟道床厚度计算系统，其特征在于，所述系统包括：

设计参数获取模块，用于获取铁路轨道的设计参数；所述设计参数包括机车的静轮载、车速、车轮直径以及设计交通量；

第一计算模块，用于根据所述设计参数计算设计轮载以及设计轮载作用的等效次数；

地勘参数获取模块，用于获取地勘参数；所述地勘参数包括道床的弹性模量、路基土的类型、厚度、弹性模量以及抗压强度；

确定模块，用于获取设计要求，并根据所述设计要求确定容许应力和容许变形；

第二计算模块，用于根据所述地勘参数和所述容许应力计算路基偏应力；

第三计算模块，用于根据所述设计轮载、所述设计轮载作用的等效次数、所述容许变形以及所述路基偏应力计算塑性应变因子以及累计沉降因子；

厚度确定模块，用于根据所述塑性应变因子以及所述累计沉降因子，确定铁路轨道有砟道床的厚度。

7.根据权利要求6所述的有砟道床厚度计算系统，其特征在于，所述厚度确定模块具体包括：

建模单元，用于通过数值方法建立三维车辆-轨道-路基的数值有限元模型；

计算单元，用于根据所述有限元模型计算不同状态下的路基动应力响应；所述不同状态表示所述铁路轨道的设计参数以及不同的所述地勘参数的不同；

数据库建立单元，用于根据所述路基动应力响应、所述塑性应变因子以及所述累计沉降因子，建立对应关系数据库；所述对应关系数据库表为所述塑性应变因子以及所述累计沉降因子与所述铁路轨道有砟道床的厚度的对应关系；

厚度确定单元，用于根据所述对应关系数据库确定铁路轨道有砟道床的厚度。