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龍圖騰網獲悉中國鐵道科學研究院集團有限公司;中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所申請的專利一種基于動力安定性的高速鐵路路基結構設計方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN119646939B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-02發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202411716991.3，技術領域涉及：G06F30/13；該發明授權一種基于動力安定性的高速鐵路路基結構設計方法是由葉陽升;畢宗琦;蔡德鉤;閆宏業;蘇珂;堯俊凱;李泰灃;歐陽明哲;李世敏設計研發完成，并于2024-11-27向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種基于動力安定性的高速鐵路路基結構設計方法在說明書摘要公布了：基于動力安定性的高速鐵路路基結構設計方法，包括：設計流程開始：明確設計荷載與控制條件；構建高速鐵路車輛?軌道?路基分層結構集總參數動力學耦合模型；基于設計參數體系，對模型進行設定參數輸入與驗證；通過動力耦合模型求解路基分層動力響應結果；第一、二設計閾值臨界條件的判別；將滿足第一、第二設計控制閾值的各項設計參數代入動力耦合模型重新計算，驗證各項動力響應規律滿足設計要求，最終完成設計目標。本發明針對典型的高鐵路基結構基床表層級配碎石及基床底層粗粒土填料類型，結合不同填料在列車動力作用下長期變形發展規律與滯回能量特性，建立高鐵路基填料動力安定臨界狀態判別標準，為高鐵路基結構安定性設計提供了支撐。

本發明授權一種基于動力安定性的高速鐵路路基結構設計方法在權利要求書中公布了：1.基于動力安定性的高速鐵路路基結構設計方法，其特征為： 步驟1：設計流程開始：明確設計目標，包括確定線路等級、運營速度、線路基本幾何形位要求與設計相關標準，為設計荷載和基本參數提供先決條件； 步驟2：明確設計荷載與控制條件，明確對應車型、車速條件下設計荷載，賦予各層模量動力參數及分層厚度初始值； 步驟3：構建高速鐵路車輛-軌道-路基分層結構集總參數的動力學耦合模型；所述動力學耦合模型考慮車輛-軌道-填料豎直方向的振動耦合關系，將填料變形力學模型與列車載荷作用下分層結構的動力學方程相結合，動力學耦合模型上部包括車體、轉向架、輪對與一、二系懸掛，耦合模型的下部為路基各層填料彈塑性變形力學模型，兩者之間由輪軌接觸關系與輪軌力實現振動耦合與響應傳遞； 其中路基各層的結構集總參數動力學耦合模型為填料壓實變形力學模型，由黏彈性與粘塑性兩部分串聯組成，選取式（5）形式的雙曲線作為塑性彈簧的荷載-變形關系： （5） 式中F為荷載，x為塑性彈簧變形量，A和B為雙曲線中的兩個塑性參數；根據填料變形力學模型的形式，其荷載-變形關系如式（6）； （6） 其中： （7） 式中：為t時刻的荷載；為t時刻總應變；為彈性剛度；為t時刻彈性變形；為彈性阻尼系數；為t時刻塑性變形；為t時刻彈性變形速率；為塑性阻尼系數；為t時刻塑性變形速率； 塑性變形速率根據式（8）計算： （8） 列車運行過程中軌道板只能對填料產生壓力，不產生拉力，填料的塑性變形只能朝一個方向發展，因此只能為正，當時不發生塑性變形，即； 以各基本單元處于自由狀態為基準零點，“車輛-軌道-路基”耦合系統的動力學方程為： （9） （10） 其中mc、mz、ml、mg、md分別為車體、轉向架、輪對、鋼軌、軌道板及支撐結構質量，g為重力加速度，kc、kz分別為一系懸掛、二系懸掛的剛度，kg為鋼軌與支撐結構間的剛度，cc、cz分別為一系懸掛、二系懸掛的阻尼系數，cg為鋼軌與支撐結構間的阻尼系數，λ1、λ2、λ3、λsoil-i分別為一系、二系懸掛以及鋼軌與支撐結構、第i，i=1,2,3,…,n層路基的變形量，、、、分別為一系、二系懸掛以及鋼軌與支撐結構、第i層路基的變形速率，、為第i層路基的彈性變形量及彈性變形速率，為第i層路基的塑性變形量，xc、xz、xl、xg、xd分別為車體、轉向架、輪對、鋼軌、軌道板及支撐結構質的位移量，、、、、分別為車體、轉向架、輪對、鋼軌、軌道板及支撐結構質的加速度，FN為鋼軌對輪對的反作用力，Ft為步驟2確定設計荷載與控制條件中的不平順激勵荷載； 輪軌接觸的相互作用力Fs沿深度由鋼軌-支撐結構-分層路基依次向下傳遞，表示為： （11） 當輪軌相互作用力大時，輪對會脫離鋼軌；由于輪對與鋼軌之間只能產生壓力，不能產生拉力，因此鋼軌與輪對相互分離時相互作用力為0； （12） 考慮隨著深度增大荷載的擴散影響，分層路基各層的受力面積、系統參振質量均隨之變化，每一層的剛度和阻尼系數也發生變化；考慮分層寬度di、層厚hi、擴散角θi參數的影響，第i層路基所對應的集總參數單元的剛度kei和阻尼系數cei與位于基床表層的第1層參數單元剛度ke1、阻尼系數ce1及分層寬度d1的關系為： （13）； 步驟4：基于設計參數指標體系，對動力耦合模型進行設定參數輸入與計算驗證； 步驟5：通過動力耦合模型求解路基分層動力響應結果； 步驟6：以動力響應作為第一設計閾值臨界條件驗證填料安定特性，若滿足則進入步驟7，若不滿足，則重新對不滿足條件的路基層位設計參數進行調整，并返回步驟4重新對動力耦合模型設計參數進行賦值； 步驟7：以路基表面總動位移作為第二設計閾值臨界條件驗證車-軌-路整體耦合動力響應，若滿足則進入步驟8，若不滿足則返回步驟4，重新對動力耦合模型設計參數進行賦值； 步驟8：將滿足第一、第二設計控制閾值的各項設計參數代入動力耦合模型重新計算，驗證各項動力響應規律滿足設計要求，開展方案比對和優化分析，最終完成設計目標。

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