1.一种有砟轨道大机捣稳组合作业模式决策方法,其特征为:步骤1:采用离散元与多体动力学耦合算法,建立捣固稳定装置-有砟道床耦合计算模型;步骤2:现场采集待作业区段的道床支承刚度参数,将测试结果代入捣固稳定装置-有砟道床耦合计算模型,使模型的初始道床支承状态与实测结果相拟合;步骤3:根据现场作业条件,将多种大机捣稳组合作业模式作为不同工况输入至捣固稳定装置-有砟道床耦合计算模型中,对大机捣稳组合作业影响下的有砟道床与轨枕的力学行为变化情况进行模拟;步骤4:基于捣固稳定装置-有砟道床耦合计算模型计算出不同大机捣稳组合模式作业下有砟道床状态指标参数;步骤5:将计算结果代入至道床质量综合评价指数公式中,根据计算结果比选得出最佳大机捣稳组合作业模式;a.道床质量综合评价指数公式为: 式中, 为道床质量综合评价指数; 指大机捣稳作业后的枕下道床密实度; 大机捣稳作业前的初始枕下道床密实度; 指大机捣稳作业后的道床支承刚度; 指大机捣稳作业前的初始道床支承刚度; 指大机捣稳作业后的道床横向阻力; 指大机捣稳作业前的初始道床横向阻力; 指大机捣稳作业后的配位数; 指大机捣稳作业前的配位数; 、 、 、 为系不同道床状态参数的影响因子,且 ;b. 道床状态参数影响因子 、 、 、 根据不同工况进行适应性设置;c.大机捣固作业过程中,捣固镐的振动与冲击作用打破了道砟颗粒间原本稳定的接触状态,并造成道砟破碎,导致道床的整体稳定性遭受扰动;稳定作业通过模拟列车荷载对道床的压实作用,使受捣固作业影响的有砟道床力学状态快速提升;d.不同捣稳组合作业模式对道床力学状态的影响差异大;道床质量综合评价指数 的数值大小反映了大机捣稳作业后道床密实程度、弹性、横向稳定性、道砟间接触状态的改善程度;e.当 <-0.2时,判定作业后道床整体质量差;说明该种作业模式对道床的力学性能削弱大,不利于道床稳定;f. 当-0.2≤ <-0.1时,判定作业后道床整体质量良好;说明该种作业模式对道床的力学性能产生扰动;g. 当-0.1≤ <0.1时,判定作业后道床整体质量好;说明该种作业模式对道床的力学性能有提升或扰动小;h. 当 ≥0.1时,判定作业后道床整体质量优秀;说明该种作业模式对道床的力学性能有好的提升效果;i. 根据现场作业条件以及道床质量综合评价指数 最优值,确定本区段的最适配大机捣稳组合作业模式。
2.根据权利要求1所述的有砟轨道大机捣稳组合作业模式决策方法,其特征为:所述捣固稳定装置-有砟道床耦合计算模型由散粒体有砟道床、捣镐群、轨枕构成;a.所述散粒体有砟道床利用离散元原理采用真实道砟颗粒外形的多球体单元堆积而成,设置颗粒簇的尺寸和数量;b.根据现场调研结果,设定捣固稳定装置-有砟道床耦合计算模型的散粒体有砟道床厚度40cm、砟肩高度15cm、边坡坡率1:1.75、顶面宽度3.6m;c.捣镐群与轨枕利用多体动力学原理模拟为连续介质的三维实体单元,结构外形均参照实际尺寸参数。
3.根据权利要求1所述的有砟轨道大机捣稳组合作业模式决策方法,其特征为:所述步骤2包括如下内容:a.在大机作业前通过道床支承状态检测设备对作业区段内的道床支承刚度参数进行检测并采集记录;b.采用道床动态模量测试仪器对作业前的道床支承刚度测试,该仪器通过对轨枕施加冲击荷载,并分析轨枕的冲击振动特性,以实现道床的动态力学性能的测试与评估;其所采用的力学原理是将轨下道床简化为二系弹簧体系,并采用二阶非线性刚度模型进行拟合,不同线路条件下轨下基础的动刚度表示为: ;其中, 为轨下基础的动刚度; 为道床支承刚度; 、 、 为不同轨枕、扣件型号的标定系数;c.为了使道床支承刚度测试数据具有可靠性及代表性,在作业区段每间隔相同距离设置一处测点,道床支承刚度测点密度不低于1处/10米;d.将实测数据代入以下公式,计算得出实测道床平均支承刚度 ,表达式为: ,其中, 为实测道床平均支承刚度,单位为kN/mm; 为第 处测点的道床支承刚度现场测试值;e.对捣固稳定装置-有砟道床耦合计算模型中的轨枕施加垂向荷载,并计算模型中有砟道床的支承刚度,表达式如下: 其中, 是通过数值模拟计算得出的道床支承刚度,单位为kN/mm; 是垂向荷载为35kN时的轨枕垂向位移,单位为mm; 是垂向荷载为7.5kN时的轨枕垂向位移,单位为mm;f.将实测道床平均支承刚度代入捣固稳定装置-有砟道床耦合计算模型,通过调整道床密实程度与道砟颗粒间的接触参数,直至计算模型中的支承刚度 与实测道床平均支承刚度 的误差≤±5%;g. 根据捣固稳定装置-有砟道床耦合计算模型中的轨枕垂向加载-位移曲线,最终得出模型中的道床支承刚度。
4.根据权利要求1所述的有砟轨道大机捣稳组合作业模式决策方法,其特征为:所述步骤3包括如下内容:a.大机捣稳组合作业由捣固作业与稳定作业两部分组成,根据捣固车与稳定车的数量及编组方式,形成不同的捣稳组合作业模式;b.捣固作业通过对模型中的捣固镐与轨枕施加速度与荷载,从而实现对大机捣固的不同作业阶段进行模拟;c.稳定作业通过对轨排施加垂向的下压力与水平的激振力,达到道床均匀下沉,提高轨道稳定性的目的,即在轨枕上施加垂向静压力 及水平振动力 ,水平振动力的表达式如下: ;其中, 为水平振动力幅值; 为激振频率; 为时间。
5.根据权利要求4所述的有砟轨道大机捣稳组合作业模式决策方法,其特征为:所述步骤3中步骤b包括如下内容:b-1.捣固镐振动效应模拟:在整个捣固作业中,忽略捣镐自重的影响,仅对捣镐施加速度,捣镐在水平方向上始终保持频率恒定的正弦式振动,镐尖的振动位移方程如下: ;式中: 为捣固镐振幅; 为捣镐振动频率; 为时间;b-2.起道阶段模拟:轨枕做垂直向上的匀速运动,当平移量达到起道量后,停止运动;b-3.捣固镐下插模拟:捣镐做匀速向下运动,当到达指定位置后停止下插;b-4.捣固镐夹持作业模拟:两侧捣镐保持转动轴为中心以恒定的角速度向轨枕方向转动,当转动到某角度后停止转动;b-5.捣固镐撤回模拟:两侧捣镐保持转动轴为中心以恒定的角速度向轨枕方向转动,同时捣镐匀速向上运动,当捣镐恢复的作业前的位置后,运动停止。
6.根据权利要求1所述的有砟轨道大机捣稳组合作业模式决策方法,其特征为:所述步骤4包括如下内容:a.枕下密实度指轨枕下方道床单位体积内部道砟体积所占百分比,该指标反映大机作业对枕底道砟颗粒相互咬合交错、挤压密实的程度;b. 道床支承刚度指使单个承轨面发生单位位移时所施加的垂向荷载,该指标能有效衡量大机作业后的道床弹性,道床支承刚度的大小也与枕下道床的密实度有关;c. 道床横向阻力指轨枕在横向加载下位移2mm时,碎石道床所提供的抵抗轨排横向位移的阻力,该指标主要用于表征有砟道床在受到捣镐的冲击作用以及稳定压实作用后的横向稳定性;d. 配位数指每个颗粒的平均接触点数量,是反映道床细观力学特征的重要参数,该指标反映大机作业后道砟颗粒间接触状态的紧密程度。
7.一种非易失性存储介质,其特征在于,所述非易失性存储介质包括存储的程序,其中,所述程序运行时控制非易失性存储介质所在的设备执行权利要求1至6中任意一项所述的方法。
8.一种电子装置,其特征在于,包含处理器和存储器;所述存储器中存储有计算机可读指令,所述处理器用于运行所述计算机可读指令,其中,所述计算机可读指令运行时执行权利要求1至6中任意一项所述的方法。