基于BIM的铁路车辆-无砟轨道护轨性能分析

2021-10-14刘沛陈卫国张耀

铁道建筑 2021年9期

刘沛陈卫国张耀

中铁二院工程集团有限责任公司，成都610031

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术在铁路工程设计领域发展迅速，各专业正逐步实现完全或部分BIM正向设计。伴随设计环境与设计内容的三维化进程，对设计方案性能的校核分析工作也应实现空间可视化。基于BIM平台和BIM模型在三维环境中直接对设计模型开展三维仿真计算分析是当代轨道交通领域数字化设计阶段的关键手段之一［1］。

目前国内外多用刚体动力学理论分析脱轨后无砟轨道的护轨性能，忽略了车辆与钢轨的柔性变形和轨道板自身的挠度，导致仿真结果与实际运动状态相差较大［2-3］。从有限元角度出发，将BIM模型离散为全尺寸有限元模型，可以降低仿真模型与实际状态的差异。利用动态非线性有限元方法解决运动和变形问题，可以使列车在脱轨后撞击轨枕块及护轨过程中的传力过程和运动状态具有真实的柔性体本质，从而提高铁路工程BIM三维设计的效率和准确性［4-5］。

本文选取某高速铁路双块式双线直线无砟轨道护轨段BIM设计模型为研究对象，以某市域列车头车车辆作为脱轨车辆来分析护轨的防护性能，通过创建基于BIM模型的无砟轨道-车辆有限元脱轨分析模型，设置基于欧洲标准EN 15227—2020《Railway Applications—Crashworthiness Requirements for Rail Vehicles》［4］和国内外列车脱轨事故［5］的脱轨场景和边界条件，利用LS⁃DYNA软件对该护轨结构的防护性能和设置方案进行仿真，研究轨道的护轨结构对车辆的保护作用和自身的力学响应。