高速铁路轨道结构理论研究进展

轨道结构安全服役的关键理论研究是确保我国大规模高速铁路路网高效运营的重大基础性工作,本文针对我国高速铁路轨道结构安全服役问题进行了综合论述,提出以高速道岔、无砟轨道、无缝线路三大关键轨道结构为研究对象,围绕环境因素与列车动荷载耦合、重复作用下工程结构与材料动态性能演化、高速铁路轨道结构损伤及累积变形、高速车辆系统与固定轨道结构的动态相互作用演变机制等关键问题,开展其动态性能演变及服役安全理论和工程技术方面的研究,以期为我国高速铁路轨道结构服役安全与高效维护提供基础理论和关键技术支撑。     

无砟轨道轨道板温度测量与温度应力分析

研究目的:针对秦沈线和遂渝线无砟轨道板存在的问题,对轨道板温度进行全天的测量,总结轨道板温度的变化规律,研究温度对轨道板的影响,根据温度测量结果,进行温度翘曲应力的仿真分析,为板式无砟轨道的结构设计提供参考.研究结论:通过对轨道板进行的温度测量,得出轨道板上表面和底面最高温度较当地最高气温分别高出16 ℃和3 ℃左右,轨道板上下表面的最大温差为10～13 ℃,轨道板侧面的温度梯度接近0.5 ℃/cm的线性变化.通过建立轨道板温度翘曲应力的计算分析模型,得出框架轨道板较普通轨道板发生更小的翘曲位移和翘曲应力;普通轨道板的最大翘曲位移为0.82 mm,框架轨道板为0.61 mm;普通轨道板的最大翘曲纵向应力为1.81 MPa,框架轨道板为1.51 MPa;普通轨道板的最大翘曲横向应力为0.75 MPa,框架轨道板为0.58 MPa.     

轮对-曲线轨道非线性接触系统垂向振动分析

轨道超高是高速列车曲线行驶的主要参数之一,直接影响到车辆的安全性和轨道的耐久性.为研究轮轨垂向振动状态下曲线轨道超高的影响规律,基于动力学理论建立轮轨三维实体非线性接触的有限元模型,采用瞬态动力学分析方法,在曲线轨道高低不平顺激励下研究曲线轨道超高对轮对-曲线轨道非线性接触系统的动力影响.研究结果:低速在较大超高的轨道...     

轨道过渡段刚度突变对轨道振动的影响

建立轨道过渡段基础刚度突变的轨道振动微分方程,推导单轮作用下轨道变形的解析表达式。利用该解析解和叠加原理,研究轨道刚度突变对轨道振动的影响,分析单轮对和TGV高速列车在3种轨道刚度比时的轨道动力响应。结果表明,轨道刚度突变对轨道振动影响较大,轨道动力响应随着刚度比和列车速度的增加而增加。在理论分析基础上,提出轨道过渡段整治原则:过渡段宜采用分层(3~4层)强化基础刚度的措施;列车在过渡段运行时应满足所引起的动力系数小于或等于1.2及过渡段各层之间的刚度比在0.5~1之间;过渡段每层平缓距离,当列车速度小于或等于160 km.h-1时,取5 m,当列车速度大于160 km.h-1时,取10 m。     

基于Visual LISP的地铁轨道综合图辅助设计程序开发

为了满足地铁轨道综合图设计的要求,依据轨道基础理论,基于Visual LISP集成开发环境下利用AutoLISP语言对AutoCAD进行二次开发,编制地铁轨道综合图辅助设计程序,实现地铁轨道综合图中线路平面、线路纵断面、断链、轨面高程、轨道结构类型、轨道附属设备等信息的自动处理以及元素的自动绘制功能。应用结果表明:程序运行稳定、操作简单、成果准确,大大提高了轨道综合图的设计效率。     

城市轨道交通预制板轨道设计及应用综述

传统城市轨道交通轨道主要采用的现浇整体道床存在施工质量差、施工进度慢、容易出现各种病害等诸多不足之处,预制板轨道以其整体性强、施工质量好等优势,已成为轨道应用的趋势.重点介绍我国高速铁路的3种板式无砟轨道,并系统阐述各主要城市轨道交通预制板轨道结构及其应用情况.研究表明,在借鉴高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道结构的基础...     

不同减振轨道上地铁车辆动力学性能对比分析

为研究地铁车辆在不同减振轨道结构上的动力学性能,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立考虑不同类型减振轨道的地铁车辆-减振轨道耦合动力学模型.基于动力学仿真,对比分析地铁车辆在4种常用减振轨道上的横向稳定性,以及直线和曲线段的轮轨动力学性能.结果 表明:减振轨道结构参数对地铁车辆横向稳定性有很大影响,弹性扣件减振轨道上车辆的轮轨安全性指标略小于其他3种减振轨道.     

数字化轨道水平测量系统的研究

轨道尺作为铁路工务常用轨道检测器具正逐渐向数字化、智能化方向发展.通过对数字化轨道水平测量系统的分析和研究,为数字化轨道尺的研制提供电子和软件设计参考.系统基于定点测量原理,采用高精度倾角传感器和高分辨率A/D转换器,并运用系统迁零、温度补偿、硬件和软件滤波、可靠性设计等措施保证测量精度和可靠性.     

轨道板厚度对板式轨道应力的影响分析

不同轨道板厚度对板式轨道的受力会产生不同的影响,以单元板式无砟轨道为例,采用有限元方法,进行无砟轨道荷载应力分析.分析结果表明,轨道板厚度的改变对轨道板纵向弯矩的影响最为明显,增加厚度能降低轨道板配筋量,但在100 MPa CA砂浆情况下其厚度不宜超过0.3 m.     

城际轨道交通桥梁梁端扣件节点间距研究

研究目的:建设城际轨道交通线,为节省土地全线基本以桥梁为主;为减少道砟粉尘影响环境,采用无砟轨道结构.当桥上采用CRTS I 型板式无砟轨道时,受线路小曲线半径的影响,梁缝处扣件节点间距不能满足规范650 mm的要求,影响桥上无砟轨道设计方案的实施.通过研究,提出可行的设计方案,解决梁端扣件节点间距存在的问题.研究结论:通过分析研究钢轨挠度、梁缝处断轨时钢轨弹性挤开量、板端混凝土剪切应力的设计参数、设计工况及评判指标,对梁端扣件节点间距处的轨道结构进行了受力分析,得出梁端扣件节点间距突破规范规定,按725 mm控制的设计方案可行的结论,解决了桥上采用无砟轨道时梁端扣件节点间距制约轨道设计方案的难题.     

高速铁路轨道振动与轨道临界速度的傅里叶变换法

将傅里叶变换法应用于轨道结构动力分析中。首先对轨道结构振动方程进行傅里叶变换,求解傅里叶变换域中的振动位移,再通过快速离散傅里叶逆变换得到轨道结构的振动响应。建立轨道结构连续弹性单层梁模型和双层梁模型,用傅里叶变换法求得列车通过时高速铁路的轨道临界速度,分析轨枕垫板和弹性扣件的刚度与阻尼、轨道基础刚度及道砟和轨道基础阻尼对轨道振动的影响。研究表明:轨道基础刚度对轨道临界速度有着重要的影响,轨道临界速度随轨道基础刚度的增加而提高;轨枕垫板和扣件阻尼及道砟和轨道基础阻尼对轨道振动非常敏感,阻尼的存在能极大地减小轨道强振动的发生。     

既有线轨道质量指数的分布与不平顺权重系数统计分析

利用轨检车在沪宁线苏州—南京段线路上检测的不平顺数据,计算既有沪宁线的轨道质量指数(TQI),运用统计方法对轨道质量指数的频数分布和里程分布进行分析。结果表明,线路90%以上的TQI数值处于13以下。通过对单项不平顺占轨道质量指数权重进行统计分析,得到单项不平顺的管理值。分析表明,对沪宁线而言,左、右高低不平顺和水平不平顺在TQI中占的比重较大,对轨道质量的影响较大。根据统计得到的TQI管理值和各项不平顺所占权重,各项不平顺小于管理值之内的里程均大于78%。说明将沪宁既有提速线路的TQI管理值定为13基本能保证线路的质量状态。     

基于CPⅣ轨道基准网轨道三维检测系统的研究

针对CPⅢ轨道控制网的轨道三维检测系统对计算轨道被检测点坐标与轨道中线坐标较为复杂,检测精度不够高的问题,建立一种基于高精度CPⅣ轨道基准网的轨道三维检测系统的数学模型,该检测系统采用双全站仪的轨道检测小车直接捕捉CPⅣ基准网棱镜,消除CPⅢ轨道三维检测系统对全站仪进行设站所带来的繁琐与误差,并通过欧拉角与刚体运动规律的原理简化检测系统的数学模型,可以快速计算出轨道被检测点坐标与轨道中线坐标,CPⅣ轨道三维检测系统显著提升了轨道的检测精度与效率。     

轨道停电监督电路存在的联锁隐患

轨道停电监督继电器（GDJ）采用850型的时间继电器,在电源切换时,不能失磁落下,解锁电源KZ-GDJ不能断电,构成联锁隐患。如果在电源切换时,开放进路中的信号检查继电器（XJJ）因故（列车进入或者故障）失磁落下,则在LXJ缓放期间,能够沟通进路中的1LJ电路,进而造成进路迎面错误解锁。故对上述问题做了分析与修改。     

道床板长度对减振垫轨道结构振动性能影响分析

橡胶减振垫整体道床是一种新型的减振轨道结构,然而,工程应用中,单元道床板结构长度的选择尚无明确指导性意见。采用模态分析、谐响应分析法分析不同道床板长度橡胶减振垫整体道床结构固有频率、振型及传递函数。分析表明:(1)单元道床板长度变化对道床垂弯、道床扭转振型主振频率影响较明显;(2)2.5、3.75 m单元道床轨道结构频谱幅值出现在一阶横弯振型频率,而≥5 m的道床板,其频谱幅值主要出现在道床沉浮振型对应频率附近;(3)减振垫整体道床频谱曲线幅值随着道床单元结构长度的增加而大幅减小;(4)当单元道床结构长度≥5 m时,频响幅值随单元长度变化不大。     

铁路轨道养护维修测量的特点分析及对策建议

简要分析高速铁路测量技术的现状、线路检测技术及其特点、高速铁路养护中测量的关注点,进而针对高速铁路养护维修的具体技术和管理特点以及测量效率要求高的实际需要,提出相应的轨道和钢轨几何参数等的检测手段系统化配备及运用建议。     

提速线路轨道长波不平顺检测技术

为满足提速线路最高行车速度250km.h-1的要求,研究截止波长为70m的轨道长波不平顺检测技术。选择合适的电路参数设计模拟滤波器。根据模拟滤波器的性能、传感器精度、70m截止波长和±1mm检测精度的要求,确定轨检车最低检测速度为40km.h-1。设计以三角窗为基窗、各窗函数并联、截止波长为70m的数字滤波器,并编程实现;对现场检测数据进行频谱分析,证明设计的数字滤波器滤波效果良好。检测的轨道长波不平顺以波形图和浏览波形图显示,并用于评价轨道质量。通过在轨检车上应用和现场复核,长波不平顺检测技术满足提速线路检测的需要。     

轨道质量指数计算问题的探讨

由于缺乏去除功能,轨检车检测信号中存在的噪音包含在轨道质量指数(TQI)检测结果中,不利于轨道质量状态的客观评价,并影响编制维修计划。为此,提出在轨检车主机中,将1m轨向和低速时轨向作为噪音处理、将相邻检测数据差大于4mm时作为噪音处理的两种方法,并针对后种方法处理噪音不彻底的问题,提出将波形整体作为噪音处理的方法。考虑到主机传输到编辑机中的数据中仍会存在噪音并需进行人工删除的实际,提出在编辑机中重新计算各单项不平顺标准差与TQI的算法。结果表明:上述去除噪音的方法可行有效,可以大大提高TQI计算精度。     

对方测头轨距尺的技术改造

JJG219---2008《标准轨距铁路轨距尺检定规程》中要求,轨距尺的测头形式为圆柱形,导致现场为方测头的轨距尺不能使用。为此,通过分析轨距尺测头固定方式,对方测头轨距尺搭轨块进行技术改造,使轨距尺能继续使用,取得了较好的经济效益。