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龙图腾网获悉同济大学申请的专利一种铁路有砟道床刚度计算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：CN121457154B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-03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：202512034482.3，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权一种铁路有砟道床刚度计算方法是由张献英;侯小晴;祝文君设计研发完成，并于2025-12-31向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种铁路有砟道床刚度计算方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种铁路有砟道床刚度计算方法，包括以下步骤：获取道砟颗粒材料参数并由各向同性散体材料的本构关系获得道床等效杨氏模量表达式；由赫兹接触理论得到道砟接触刚度表达式；采用平均法向接触力表示法向接触刚度；基于有砟道床内荷载分布形式为向各个方向以固定角度扩散，得到竖直方向上随深度变化的应力并据此计算等效杨氏模量；基于等效杨氏模量计算道床刚度系数；基于恒定阻尼和刚度系数计算不同频率下道床动刚度。本发明基于道床内部应力计算等效杨氏模量和刚度，能准确反映道床刚度与厚度的非线性关系，能在不同道床厚度条件下计算有砟道床刚度，能较准确计算高频率下的道床动刚度，适用于铁路道床动力学分析和滚动噪声预测领域。

本发明授权一种铁路有砟道床刚度计算方法在权利要求书中公布了：1.一种铁路有砟道床刚度计算方法，其特征在于，包括以下步骤： S1：获得道砟颗粒材料参数并由各向同性散体材料的本构关系获得道床等效杨氏模量表达式： ; 式中：Ee为道床等效杨氏模量；c为道砟颗粒平均配位数；Φ为道床孔隙率；Sn为道砟颗粒法向接触刚度；R为道砟颗粒平均半径；ξ为道砟颗粒切向接触刚度与法向接触刚度比值； S2：所述道砟颗粒材料参数包括道砟颗粒材料杨氏模量和道砟颗粒材料泊松比；由赫兹接触理论得到道砟法向接触刚度Sn表达式： ; 式中：E为道砟颗粒材料杨氏模量；ν为道砟颗粒材料泊松比；F0为平均法向接触力； 道砟颗粒切向接触由明德林接触理论控制，故ξ计算公式为： ; 采用平均法向接触力F0来表示法向接触刚度Sn，根据平均法向颗粒接触力与平均应力之间的关系，F0计算公式为： ; ; 其中：p0为道砟颗粒平均有效应力；σx和σy为有砟道床层内水平方向法向应力；σz为竖直方向法向应力； S3：由步骤S1和S2获得道床等效杨氏模量表达式： ; 上式表明：道床等效弹性模量与其平均法向应力有关，因此，Ee取决于列车垂直荷载作用下道砟内部应力分布，道床内部荷载分布形式为向各个方向以固定角度扩散，故竖直方向上随深度变化的应力公式为： ; 其中：le为轨枕底面长度；lb为轨枕底面宽度；α为道床内荷载向外扩散角度；z是轨枕底面距道床顶面深度；p为单根轨枕底面单位面积上的均布荷载；mz为单根轨枕下受荷道砟质量； 所述mz计算公式为： ; 式中：ρ为道砟堆积密度； σ x 和σy由道床侧压力系数计算，σx和σy计算公式为： ; 其中：K0为道床侧压力系数； S4：等效杨氏模量直接由随深度变化的竖直方向应力表示为： ; 由于道床的散体介质特性，当荷载增大时道砟颗粒之间的有效接触点数量会增加，同时颗粒之间的空隙会减小，因此通过与实验数据拟合校准c1－Φ为有效应力的函数，所得结果为； S5：采用所述等效杨氏模量表达式推导道床刚度系数，包括以下步骤： S51：从轨枕传递到道砟的力Q与应力q之间的函数关系通过下式计算： ; S52：道砟层位移计算公式为： ; 式中：S为道砟层位移；εz为道砟层内深度z处应变；qz为道砟层内深度z处应力；Eez为随深度变化的竖直方向应力； S53：道砟层刚度系数K表达式为： ; S6：有砟道床刚度具有高度频率依赖性，为了得到不同频率下的刚度幅值，将道床-轨枕系统视为弹簧-阻尼系统采用C=200kNm的恒定阻尼系数，由下式计算不同频率下的动刚度： ; 其中：Kω为不同频率下的动刚度；K为道砟层刚度系数；iω为角频率；C为阻尼系数。

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