浅析高速铁路道岔尖轨位移不足的原因及对策

为解决高速铁路道岔尖轨位移不足的问题,本文从高速铁路道岔的构造、几何尺寸、结构性病害等方面分析影响尖轨位移不足的因素,找到预防和解决高速铁路道岔位移不足的措施和方法,以改善道岔尖轨位移不足造成轨道不平顺,从而保证线路稳定。     

道岔尖轨不足位移试验分析及控制

影响道岔尖轨不足位移因素很多,超限的不足位移,会影响行车安全。借鉴已有对消除不足位移的研究,在不改变道岔原有结构的基础上,考虑增加尖轨矢度从而增加尖轨反变形能力是目前最可行的方案。制定试验方案、明确获取数据要求、设置尖轨加弯方案,通过试验验证,开展针对道岔制造技术及工艺改进的研究,试验结果说明通过精细顶调是可以减小或消除不足位移的。     

差动装置对高速道岔尖轨不足位移的影响

研究目的:为研究差动装置对高速道岔尖轨转换力及不足位移的影响,本文基于有限元理论,建立能够分析差动装置对高速道岔尖轨转换影响的计算模型,分析差动装置对尖轨不足位移的调整作用,以及使用差动装置调整尖轨不足位移后,尖轨转换的扳动力及不足位移的变化规律。研究结论:(1)差动装置对尖轨不足位移的调整效果明显,尖轨的最大不足位移值由1.64 mm降低为0.49 mm;(2)仿真计算尖轨不足位移调整后的6次扳动过程,尖轨最大不足位移没有发生明显的反弹现象;(3)尖轨不足位移调整后,由于尖轨线形的改变,扳动力发生较大幅度的降低;(4)相比传统的尖轨不足位移调整方法,差动装置对高速道岔尖轨不足位移的调整效果较好;(5)该研究结论能够指导高速道岔的尖轨不足位移调整工作。     

尖轨不足位移弹簧分动装置方案探讨

针对高速道岔转换过程中尖轨存在不足位移的现象,提出了尖轨不足位移弹簧分动装置。介绍了该装置的结构组成、工作原理和动作过程,并通过建立计算模型,分析了弹簧分动装置对尖轨施加的作用力与尖轨位移的相互关系。该弹簧分动装置对尖轨的施力方向合理,可同时减小密贴尖轨和斥离尖轨在道岔转换过程中的不足位移。     

基于图像处理技术的转辙机实时在线监测研究

介绍了一种通过对转辙机表示杆末端边缘位置图像的监测来反映道岔尖轨密贴状态的方法,以及对道岔尖轨密贴状况监测所采用的图像检测微小位移的基本方法、原理和步骤。对采集的图像使用中值滤波和高斯滤波相结合的预处理方法滤除噪声,通过迭代阈值分割、小面积删除、图像边缘检测得到表示杆位置特征,并采用Hough变换完成坐标提取,从而得出表示杆位移具体数值,并通过实际监测测量分析系统对转辙机尖轨密贴状态的监测精度和应用中问题。     

基于声发射技术的道岔尖轨伤损监测系统研究

道岔尖轨是轨道的风险控制关键点，针对现有伤损检测技术在道岔尖轨处存在盲区的问题，提出一种基于声发射信号的铁路道岔尖轨伤损监测方法，研发出道岔尖轨损伤监测系统。系统基于伤损模式分类算法对列车经过钢轨时所产生的声发射信号进行分析，实现对尖轨伤损状态的识别。现场测试数据表明该方法能够有效识别道岔尖轨的伤损。     

9号单开道岔尖轨扳动力及不足位移计算分析

为保证9号道岔牵引点位置、牵引点动程、转辙机选取等的合理性,建立了尖轨扳动力的计算模型,对尖轨扳动力及不足位移进行计算分析。结构表明:9号道岔尖轨不足位移较小,为非控制因素;尖轨扳动力较大,为控制因素,主要受尖轨跟端扣件刚度、尖轨跟端扣件组数、滑床台摩擦系数和牵引点动程的影响;当将尖轨跟端设置3组扣件,第一、二牵引点的动程分别设置为160 mm和70 mm时,尖轨扳动力、不足位移和最小轮缘槽宽都符合要求。     

S700K-C电动转辙机表示杆在哈大高铁大号码道岔的改进优化

道岔尖轨会随着温度的变化发生热胀冷缩,即相对于基本轨产生伸缩位移,道岔号码越大、越靠近尖轨尖端伸缩量越大。哈大高铁的62号道岔是我国自主研制的最大号码道岔,当尖轨伸缩时,会带动表示杆移动,位移量大到一定程度就会造成转辙机表示杆卡缺口故障。针对该故障,通过对表示杆位移的计算分析,提出优化表示杆折弯方案。经试验验证,改进措施可满足缺口要求,消除了因尖轨伸缩造成的卡缺口故障。     

无信号控制区段道岔尖轨监测系统的研发

道岔尖轨监测系统(SPMS)的主要目的是对铁路正线上道岔的工作状态进行监视和检测,并生成记录,以确保无信号控制区段的列车运行安全。一旦发现道岔尖轨未处于正常位置,监测系统会通过无线网络通知调度系统,使列车调度员对发现的道岔非正常情况进行安全处置。道岔尖轨监测系统为改进客货列车运行安全提供了创新性、低成本的闭环技术,防止了列车碰撞和脱轨,为社会和行业提供了更加安全的运输环境。     

客货共线铁路道岔区轮轨关系的优化研究

基于刚柔多体混合建模理论,建立车辆-道岔耦合动力学模型和客货共线铁路道岔区轮轨接触应力瞬态分析模型,分析不同轮轨几何接触状态下轮轨接触应力分布特性,并提出了调整尖轨降低值、尖轨线型优化和道岔动态轨距优化3种减少轮轨动力作用、延长道岔使用寿命的技术方案,同时模拟了不同技术方案对道岔区轮轨关系的改善效果。     

道岔尖轨降低值测量仪的研制与应用

道岔尖轨及心轨降低值不良会引起列车通过时晃车和轨件非正常磨耗。本文分析了国内外测量道岔尖轨及心轨降低值设备的现状,介绍了型号为JCY-30的尖轨降低值测量仪。该测量仪可以测量高铁道岔尖轨相对基本轨的降低值及心轨相对翼轨的降低值,测量精度达到0.1 mm,替代了传统的效率低下的测量方式,填补了国内在尖轨和心轨降低值测量设备上的空白。     

不足位移对高速道岔动力特性的影响

为揭示道岔不足位移对高速行车的影响,根据高速道岔、列车的结构特点、力学特性和相互作用关系,建立车辆-道岔耦合动力学模型,并以高速列车直向350km/h、侧向80km/h通过350km/h客运专线18号无砟道岔为例,分析不同不足位移情形下车辆和道岔的动力学特性。结果表明:尖轨、心轨不足位移对列车动轮载、钢轨动应力影响较小,对轮缘力、车体横向加速度、轮重减载率、脱轨系数影响较大;不足位移会严重影响高速列车直、侧向过岔的舒适性及安全性,影响高速道岔正常工作状态;牵引转换设计时,应严格控制道岔尖轨、心轨不足位移。     

岔桥相对位置对桥上无缝道岔受力和变形的影响

为了进一步研究桥上无缝道岔受力和变形的特点,通过建立"岔-桥-墩"纵向相互作用一体化计算模型,分析道岔与桥梁的相对位置对钢轨、道岔、墩台等结构部件受力及变形的影响.经计算分析表明,随着道岔头部距连续梁桥左端梁缝距离的增大,基本轨伸缩附加力、伸缩位移、桥墩所受纵向力减小,翼轨末端间隔铁承受的纵向力增大;尖轨跟端限位器所承受的纵向力、尖轨与心轨相对于岔枕的纵向位移,并不随道岔头部距梁端的距离呈单向变化,只有当道岔头尾距离梁端在一定合适位置时,才能确保限位器受力、尖轨与心轨相对于岔枕的纵向位移最小.     

道岔终端位置检测装置

道岔终端位置检测装置是道岔安全系统的重要组成部分。道岔安全系统由牵引装置(用于控制)、锁闭装置(用于机械固定)、检测系统(用于位置检测)和信号系统(用于位置报告)组成。此外,还有其他简单装置(如带有旋转信号机的转辙机座),以及用于高速铁路、可配备各种附加设备(如诊断系统)、可进行加密数据传输的高性能系统作为辅助。其中,检测系统包括转辙器尖轨或活动辙叉位置检测装置,以及道岔活动部件后部区域(至固定点)检测装置。道岔活动部件后部区域的检测装置称为道岔终端位置检测装置,其主要任务是在转辙期间识别异物;而尖轨的关键区域通常由转辙机的尖轨锁闭检查触头来检查,这些触头与转辙机锁闭装置协同工作,并通过安全电路与道岔终端位置检测装置配合使用。如果道岔上未装配带有集成式尖轨锁闭检查触头的转辙机,则由道岔终端位置检测装置执行此任务。在这种特殊情况下,道岔终端位置检测装置必须满足道岔活动部件尖端处更精确的检测要求。     

滑床板摩擦力对尖轨不足位移的影响

为解决道岔尖轨不足位移问题,根据尖轨的特殊结构外形、受力特性和扳动机理,建立尖轨不足位移计算仿真模型,分析不同滑床板表面摩擦系数取值下尖轨不足位移的变化。结果表明:摩擦力是导致尖轨产生不足位移的主要原因;尖轨不足位移随滑床板摩擦系数的增加而增大,基本成线性递增关系;最后牵引点距尖轨跟端间间距越大,摩擦系数对不足位移的影响也越大。减小摩擦力和优化牵引点间距能够较好地控制尖轨不足位移。提出设置滚轮式滑床板方案,将轨底与滑床板间的滑动摩擦转化为滚动摩擦,并优化滚轮式滑床板布置方式,进一步减小了尖轨不足位移。     

新型相离型曲线尖轨9号道岔的扳动力分析

采用有限元方法,建立新型相离型曲线尖轨9号道岔的扳动力计算模型,分析摩擦系数、尖轨动程、尖轨与滑床板密贴、道岔轨底坡等取决于安装及维修状态的因素,以及对尖轨扳动力和不足位移的影响.提出在铺设及养护维修过程中应注意的事项.探讨9号道岔取消第2牵引点的可行性,认为在目前的尖轨结构下保持2点牵引较为可靠.     

时速350km客运专线铁路60kg/m钢轨42号单开道岔结构设计

我国自主设计研制的时速350 km客运专线用60 kg/m钢轨42号单开道岔,该道岔侧向允许通过速度为160 km/h,是我国目前为止试制、试铺的号码最大,侧向通过速度最高的道岔,也是我国首次采用双肢弹性可弯心轨技术并获得成功的大号码道岔。结构设计中在转辙器部分为减小尖轨扳动力及尖轨后端不足位移设置了12对辊轮,尖轨亦采用了预顶弯技术;在可动心轨辙叉部分心轨前端采用水平藏尖结构,大大提高了列车通过时的舒适性和平稳性,通过下一步的上道使用和试验,还将不断完善。     

高速道岔尖轨热处理新工艺研究

高速铁路道岔尖轨制造工艺中,国外用特种断面钢轨整体热处理后,再加工成尖轨;国内用成型尖轨进行热处理的方法,两种工艺各有利弊。本文介绍了道岔热处理采用道岔尖轨非工作面预留,轨底预热和轨头加热相结合的新工艺,降低了轨头与轨底的温差,解决了尖轨热处理过程中上弓变形大、尖轨小断面热处理质量不稳定、与基本轨密贴差的技术难题。道岔尖轨性能指标达到了客专道岔尖轨热处理规定的技术指标,能够满足高速客运专线的使用要求。     

地铁道岔尖轨线型复核及矫正

地铁道岔尖轨是道岔实现转换功能的主要部件之一，尖轨线型不良不仅使列车产生晃动，也会影响与基本轨的正常靠贴和自由状态平面位置。尖轨与基本轨靠贴时存在离缝、卡阻和尖轨原始位置不准，会使尖轨失去稳定刚度和增大道岔锁闭“框动”、转换动力以及出现转换反弹现象，继而恶化通号转辙设备的工况，影响道岔的正常使用。由此，轨道专业人士应高度重视尖轨的线型控制。在实践的基础上，认真分析尖轨从生产制造、运输、存放、上道使用过程中线型发生不良变化的成因，提出相应对策措施；并介绍尖轨线型的检测复核和矫正手段。其中，首次倡导“一弦矢距法”检测复核整根尖轨线型的现状，特别针对曲线型尖轨，通过建立数学模型计算得到“一弦”条件下尖轨各检测点理论矢距值，为尖轨上道前进行预矫正提供了依据，这对地铁停运后的有限时间天窗内圆满完成尖轨更换作业意义重大。     

有轨电车用6号嵌入式道岔无缝化分析

为探明有轨电车嵌入式道岔无缝化的可行性,通过建立有轨电车用嵌入式道岔有限元模型,对钢轨强度、高分子材料特性、钢轨伸缩位移、轨道稳定性以及断缝值进行计算分析。研究结果表明:在温度荷载作用下,基本轨承受一定的附加力作用,钢轨最大温度力出现在直基本轨上;钢轨强度、稳定性及断缝均满足要求;嵌入式道岔最大伸缩位移出现在尖轨尖端,在升温55℃时,其尖轨尖端伸缩位移值为3.16 mm,高分子材料无损坏,可保证对钢轨的锁固作用;有轨电车用嵌入式道岔无缝化可行。