随着高速铁路迅速发展,列车运行安全性、平稳性和舒适性的要求也随之提高。高速铁路在修建以及运营中不可避免地因速度提升造成与环境耦合的新问题。尤其是北方地区因地基中存在微膨胀性泥岩,遇水发生膨胀效应,致使兰新第二双线路基产生上拱病害,严重影响列车运行的安全性和平稳性。本文以兰新第二双线路基上拱造成轨面高程异常为研究对象,基于多体动力学仿真软件SIMPACK和有限元软件ANSYS,对上拱段实测轨面高程,就轨面曲线拟合、实测轨道不平顺分别进行了车-线耦合分析,并基于安全性和平稳性指标对列车上拱段轨面不平顺进行了动力响应分析得出了对应的上拱幅值、波长与速度的影响关系。论文主要研究内容如下:(1)利用SIMPACK仿真软件基于子结构快速建模方法建立多体动力学仿真模型。并借助ANSYS有限元分析软件对CRTSⅠ双块式无砟轨道结构建模分析。通过子结构分析将有限元模型引入动力仿真模型中形成车-轨刚柔耦合模型进行动力响应分析。(2)根据上拱幅值大小将路基上拱段轨面高程异常数据分别处理成轨道不平顺和线路线形,并引入SIMPACK模型中进行动力仿真。分析不同速度下列车的垂向和横向动力学指标并与实测数据对比,进而确定不同上拱幅值情况下的轨面变形分析方法与列车动力响应规律。(3)通过圆曲线、正弦曲线和抛物线三种曲线模拟路基单点上拱,并引入轨道不平顺中。然后分析三种曲线模拟下不同上拱幅值对列车动力性能的影响,并与现场测量值进行比较,选出更优的曲线对路基单点上拱引起的轨道不平顺进行模拟。从分析结果可知各三种曲线之间差别较小,但抛物曲线模拟下的动力响应值更加安全,所以选择抛物曲线。(4)当上拱幅值小于30mm,根据抛物曲线对单点上拱进行模拟形成轨道不平顺,并引入模型中,分析20m波长下,不同速度和上拱幅值对列车动力响应安全性和平稳性的影响。当上拱幅值大于30mm时,基于线形重构分析大上拱幅值和速度对列车垂向动力响应的影响。结果表明在轨道不平顺模拟下随着速度和幅值的增大,列车的垂向动力响应指标均有所增大,并且幅值的影响趋势呈线性增大远远大于速度的影响。在线形重构模拟下,垂向动力指标随着速度增大而增大,且幅值影响不大。(5)基于抛物曲线分析轨道不平顺波长对列车垂向动力学指标的影响。随着波长增大,列车的垂向动力指标随之减小。