有砟铁路运输作为一种重要的运输手段,在各国的所有交通运输体系中都占据主要力量,纵观全球范围内的铁路建设,有砟铁路总里程超过铁路线路的90%。有砟道床在列车的长期作用下会发生不均匀沉降、道砟板结等现象,进而影响列车的行车质量,通常通过捣固作业可以改善上述现象,提高道床的力学性能。然而,有砟道床的传统研究中忽略了道砟的破碎现象,事实上道砟的破碎在一定程度上影响了道砟颗粒之间的咬合,同时道砟的破碎使道床的级配也发生了变化,从而影响道床的使用性能和使用寿命。鉴于此,本文选取小型液压捣固机为研究对象,通过仿真和实验相结合的方式进行研究,对不同捣固参数下有砟道床道砟的破碎情况,以及一个捣固周期内各捣固间段道砟的破碎情况进行了详细的分析。本文具体开展了如下几个方面的研究工作:通过对EDEM软件的二次开发,建立粘结模型的三个API插件,为建立可破碎道砟模型奠定了基础;对有砟铁路的建模方法进行研究,提出了分区域填充道床的方法和建立含可破碎道砟道床的方法,并对建模方法的有效性进行验证,结果表明建模方法具有可行性;进行仿真研究,分析不同捣固参数对道砟破碎的影响;进行不同频率下的捣固实验,分析频率对道砟破碎的影响,同时把实验结果与仿真结果进行对比分析。通过仿真分析,当频率为45Hz时破碎量较小,振幅为在0.75°以下时破碎量较小,夹角选择在9～12°时破碎量较小,第二次捣固时的破碎量小于第一次捣固时的破碎量。实验结果表明,当频率在25～45Hz时破碎较小,频率大于50Hz道砟破碎明显加剧,对比仿真分析,两种方式下道砟破碎趋势较为吻合,验证了仿真分析的正确性。本文利用的建模方法和得出相关结论,可以对有砟铁路破碎的相关研究提供一定的参考,同时对有砟铁路的捣固人员提供一定指导。