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龙图腾网获悉中国铁道科学研究院集团有限公司;中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所申请的专利一种基于动力安定性的高速铁路路基结构设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119646939B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-02发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411716991.3，技术领域涉及：G06F30/13；该发明授权一种基于动力安定性的高速铁路路基结构设计方法是由叶阳升;毕宗琦;蔡德钩;闫宏业;苏珂;尧俊凯;李泰灃;欧阳明哲;李世敏设计研发完成，并于2024-11-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于动力安定性的高速铁路路基结构设计方法在说明书摘要公布了：基于动力安定性的高速铁路路基结构设计方法，包括：设计流程开始：明确设计荷载与控制条件；构建高速铁路车辆‑轨道‑路基分层结构集总参数动力学耦合模型；基于设计参数体系，对模型进行设定参数输入与验证；通过动力耦合模型求解路基分层动力响应结果；第一、二设计阈值临界条件的判别；将满足第一、第二设计控制阈值的各项设计参数代入动力耦合模型重新计算，验证各项动力响应规律满足设计要求，最终完成设计目标。本发明针对典型的高铁路基结构基床表层级配碎石及基床底层粗粒土填料类型，结合不同填料在列车动力作用下长期变形发展规律与滞回能量特性，建立高铁路基填料动力安定临界状态判别标准，为高铁路基结构安定性设计提供了支撑。

本发明授权一种基于动力安定性的高速铁路路基结构设计方法在权利要求书中公布了：1.基于动力安定性的高速铁路路基结构设计方法，其特征为： 步骤1：设计流程开始：明确设计目标，包括确定线路等级、运营速度、线路基本几何形位要求与设计相关标准，为设计荷载和基本参数提供先决条件； 步骤2：明确设计荷载与控制条件，明确对应车型、车速条件下设计荷载，赋予各层模量动力参数及分层厚度初始值； 步骤3：构建高速铁路车辆-轨道-路基分层结构集总参数的动力学耦合模型；所述动力学耦合模型考虑车辆-轨道-填料竖直方向的振动耦合关系，将填料变形力学模型与列车载荷作用下分层结构的动力学方程相结合，动力学耦合模型上部包括车体、转向架、轮对与一、二系悬挂，耦合模型的下部为路基各层填料弹塑性变形力学模型，两者之间由轮轨接触关系与轮轨力实现振动耦合与响应传递； 其中路基各层的结构集总参数动力学耦合模型为填料压实变形力学模型，由黏弹性与粘塑性两部分串联组成，选取式（5）形式的双曲线作为塑性弹簧的荷载-变形关系： （5） 式中F为荷载，x为塑性弹簧变形量，A和B为双曲线中的两个塑性参数；根据填料变形力学模型的形式，其荷载-变形关系如式（6）； （6） 其中： （7） 式中：为t时刻的荷载；为t时刻总应变；为弹性刚度；为t时刻弹性变形；为弹性阻尼系数；为t时刻塑性变形；为t时刻弹性变形速率；为塑性阻尼系数；为t时刻塑性变形速率； 塑性变形速率根据式（8）计算： （8） 列车运行过程中轨道板只能对填料产生压力，不产生拉力，填料的塑性变形只能朝一个方向发展，因此只能为正，当时不发生塑性变形，即； 以各基本单元处于自由状态为基准零点，“车辆-轨道-路基”耦合系统的动力学方程为： （9） （10） 其中mc、mz、ml、mg、md分别为车体、转向架、轮对、钢轨、轨道板及支撑结构质量，g为重力加速度，kc、kz分别为一系悬挂、二系悬挂的刚度，kg为钢轨与支撑结构间的刚度，cc、cz分别为一系悬挂、二系悬挂的阻尼系数，cg为钢轨与支撑结构间的阻尼系数，λ1、λ2、λ3、λsoil-i分别为一系、二系悬挂以及钢轨与支撑结构、第i，i=1,2,3,…,n层路基的变形量，、、、分别为一系、二系悬挂以及钢轨与支撑结构、第i层路基的变形速率，、为第i层路基的弹性变形量及弹性变形速率，为第i层路基的塑性变形量，xc、xz、xl、xg、xd分别为车体、转向架、轮对、钢轨、轨道板及支撑结构质的位移量，、、、、分别为车体、转向架、轮对、钢轨、轨道板及支撑结构质的加速度，FN为钢轨对轮对的反作用力，Ft为步骤2确定设计荷载与控制条件中的不平顺激励荷载； 轮轨接触的相互作用力Fs沿深度由钢轨-支撑结构-分层路基依次向下传递，表示为： （11） 当轮轨相互作用力大时，轮对会脱离钢轨；由于轮对与钢轨之间只能产生压力，不能产生拉力，因此钢轨与轮对相互分离时相互作用力为0； （12） 考虑随着深度增大荷载的扩散影响，分层路基各层的受力面积、系统参振质量均随之变化，每一层的刚度和阻尼系数也发生变化；考虑分层宽度di、层厚hi、扩散角θi参数的影响，第i层路基所对应的集总参数单元的刚度kei和阻尼系数cei与位于基床表层的第1层参数单元刚度ke1、阻尼系数ce1及分层宽度d1的关系为： （13）； 步骤4：基于设计参数指标体系，对动力耦合模型进行设定参数输入与计算验证； 步骤5：通过动力耦合模型求解路基分层动力响应结果； 步骤6：以动力响应作为第一设计阈值临界条件验证填料安定特性，若满足则进入步骤7，若不满足，则重新对不满足条件的路基层位设计参数进行调整，并返回步骤4重新对动力耦合模型设计参数进行赋值； 步骤7：以路基表面总动位移作为第二设计阈值临界条件验证车-轨-路整体耦合动力响应，若满足则进入步骤8，若不满足则返回步骤4，重新对动力耦合模型设计参数进行赋值； 步骤8：将满足第一、第二设计控制阈值的各项设计参数代入动力耦合模型重新计算，验证各项动力响应规律满足设计要求，开展方案比对和优化分析，最终完成设计目标。

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