弹性分开式扣件板下弹性垫板静刚度试验及评价

为研究锚固螺栓不同紧固扭矩对弹性分开式扣件板下弹性垫板静刚度的影响,以我国地铁常用的DZIII型扣件为研究对象,计算锚固螺栓在不同紧固扭矩作用下对板下弹性垫板的初始预压力,并对TPEE和橡胶类板下弹性垫板在不同初始预压力作用下的静刚度进行测试和评价。结果表明:锚固螺栓紧固扭矩为150,200,250 N·m时,板下弹性垫板的初始预压力为69.94,93.24,116.54 k N;板下弹性垫板静刚度测试结果同静刚度测试荷载取值范围密切相关,且同初始预压力呈正相关关系;板下弹性垫板静刚度应根据扣件系统正常服役状态下锚固螺栓紧固扭矩引起的初始预压力进行测试和评价。     

高速铁路WJ-8型扣件系统组装疲劳试验研究

针对WJ-8型扣件系统组装疲劳试验中扣件组装静刚度变化率超标现象,选取不同工况进行研究。结果表明:WJ-8型扣件零部件横向配合尺寸存在问题时会造成扣件在静态组装时轨距挡板无法安装到位,组装疲劳试验时铁垫板被轨距挡板卡住,试验后组装静刚度过大,出现超标现象;在环境温度20℃的试验室进行频率4.8 Hz的扣件组装疲劳试验时,扣件零部件温度会超过50℃,但短时间超过50℃不会对试验结果造成较大影响。     

基于扣压力的ω型弹条扣件作业机具校准测试台的研制

基于对ω型弹条扣件作用于钢轨的扣压力检测,将其转换为旋紧扣件螺栓/螺母的扭矩,对作业机具的旋紧扭矩进行作业前和作业后校准,保证扣压力设置正确并具有较高的一致性,为高速铁路扣件系统养护作业提供一种简便有效的技术手段。     

WJ-7型无砟轨道扣件扣压力损失的室温蠕变试验研究

为了探讨室温(常温)蠕变对无砟轨道扣件扣压力损失的影响,通过试验研究分析室温蠕变对WJ-7型扣件扣压力的损失。分别进行保持扣件变形不变与保持初始扣压力不变的2组(各5套扣件)试验,在组装好的扣件相应位置埋设压应力传感器以测量扣件扣压力,在保持一定扣压力情况下,用T形螺栓螺母位移的变化表示弹条的蠕变变形量,对比分析2种情况下扣件蠕变规律及其对扣压力的影响。试验表明:在初始扣压力为10 kN,分别保持扣件弹条变形不变和保持扣件扣压力不变情况下,弹条蠕变分别为1.45mm和2.12mm,若都转化成扣压力的损失,则分别为1.00 kN和1.46 kN,且二者蠕变都是前期快后期慢,但后者蠕变时间更长,且蠕变量更大;在无车辆荷载作用下,轨下垫板变形是弹条变形的1/50~1/80,对弹条蠕变变形的影响可以忽略。     

单侧节点加载扣件系统疲劳试验研究

施加循环载荷的扣件系统疲劳试验是安全性能判定中最关键的试验。本文对单侧节点加载扣件系统疲劳试验进行了研究,重点通过分析单侧节点加载方法,考察疲劳试验过程中加力杆长度对扣件系统承载的影响,同时进行疲劳试验验证,并与双侧节点加载方法进行比对。研究结果表明,相对双侧节点加载方法而言,单侧节点加载方法对荷载的施加更容易控制,适当缩短加力杆的长度对扣件系统受力影响并不显著,不仅占用的试验设备资源少,而且能够获得合理的试验结果,该研究成果进一步完善了扣件系统疲劳试验标准。     

城市轨道交通9号道岔减振扣件设计与研究

针对城市轨道交通正线道岔区的中等减振需求,从扣件结构组装方式、锚固螺栓形式、胶垫材质、调高方式以及岔区刚度均匀化实现方式等方面进行研究,提出一种预埋铁座式的道岔减振扣件设计方案,并对扣件进行有限元分析和室内试验。该扣件橡胶胶垫采用耐油橡胶,整体结构采用可拆卸式设计,相比传统双层非线性减振扣件取消下层铁垫板,其具有更小的扣件安装高度和更高的横向稳定性。通过调整铁垫板下橡胶垫上的开孔方式以及表面钉柱排布形式,获得岔区各扣件节点的不同刚度,从而实现道岔区整体刚度均匀化。扣件组装疲劳试验、预埋铁座抗拔力试验及有限元分析结果表明,扣件铁垫板及其连接件等主要部件强度满足设计要求;落锤冲击对比试验结果显示,采用该扣件方案相比普通分开式扣件地面垂向振动Z振级VLz减少8.48 dB,该减振扣件满足城市轨道交通道岔区中等减振的使用要求。     

严寒地区高速铁路无砟轨道扣件系统选型研究

研究目的:扣件系统是无砟轨道的关键部件之一,为指导严寒地区高速铁路无砟轨道扣件系统选型,本文结合严寒地区高速铁路的工程特点,分析严寒地区无砟轨道对扣件系统的需求,并通过介绍国内外无砟轨道扣件系统的应用情况,从扣件系统的技术特点及严寒地区适应性等方面进行对比分析,从而提出扣件系统选型建议。研究结论:(1)严寒地区高速铁路无砟轨道扣件系统选型应从几何形位保持能力、纵向阻力、养护维修、弹性垫层刚度、绝缘性能、几何形位调整能力、极端温度适应性等方面综合考虑;(2)有螺栓式紧固的扣件系统调整能力强,且扣压力衰减后可恢复;(3)不分开式扣件系统的零部件较少,易于养护维修;(4)有挡肩扣件的承载能力较强,所有扣件系统均需研究复合材料部件的低温性能和弹条的低温疲劳性能;(5)本研究结论可为严寒地区高速铁路无砟轨道扣件系统的选型提供参考。     

双层非线性减振扣件刚度及其影响因素研究

为了研究某双层非线性减振扣件刚度及其影响因素,对其静刚度在MTS试验机上进行试验测试,测得该扣件的刚度为14.45 kN/mm。根据现有的实体模型,运用ANSYS有限元分析软件建立该扣件的有限元模型,分析模型的静刚度为13.95 kN/mm,误差为3.58%。将扣件模型中弹性垫板的厚度、凸圆台锥角和凸圆台直径作为影响因子,计算扣件系统在预组装条件下刚度的变化趋势。研究表明,通过改变弹性垫板厚度、凸圆台锥角和凸圆台直径,扣件系统的刚度均有所改变。弹性垫板的厚度和凸圆台锥角变化趋势相似,都随参数的增大刚度减小,厚度的影响更为明显。弹性垫板凸圆台直径增大,扣件刚度减小。在扣件优化设计过程中,可考虑改变上述3个参数,以改变扣件的刚度。     

委内瑞拉北部铁路用WT-1型扣件试验研究

研究目的:为了验证委内瑞拉北部铁路用WT-1型扣件系统的各项性能是否符合其设计技术条件,本文参照《铁路应用-轨道-扣件系统试验方法》(EN 13146:2002),对WT-1型扣件系统进行纵向阻力、抗扭弯矩、绝缘电阻等系列验证试验。研究结论:(1)试验组扣件的纵向阻力为11.3 kN,夹紧力为20.64 kN;(2)试验组扣件的抗扭弯矩大于48.7 kN·m/rad;(3)经过300万次的疲劳试验,试验组扣件的平均动刚度、平均垂向静刚度、纵向阻力及夹紧力的变化值分别为16.62%、12.5%、11.5%和9.2%;(4)试验组扣件的组装电阻为31.42 kΩ;(5)经过300 h盐雾试验,试验组扣件可拆卸、无损坏、能重新组装;(6)试验组扣件预埋套管可承受至少60 kN的荷载作用,且螺栓孔周围混凝土未发现裂纹;(7)试验结果均满足《铁路设备-轨道-扣件系统的性能要求第2部分:混凝土轨枕的扣件系统》(EN 13481-2:2002)的各项要求;(8)本文研究结果可以为有砟轨道扣件系统的设计和试验提供一定的参考。     

液压扭矩拆装机紧固扭矩值控制方式的研究

在传统设计中,液压扭矩拆装机的紧固力矩由系统油压压力值来间接控制,这种间接控制的模式,造成紧固力矩随系统压力波动较大,数据重复性差。新型扭矩值控制方式利用HMI-PLC技术,将压力与扭矩值之间的对应关系事先通过扭矩传感器完成转换并存储于PLC中,再将拆装机中带温度补偿功能的压力传感器采集的数据输入PLC,经过逻辑运算后,通过HMI人机界面显示动态的扭矩值,实现直接控制扭矩螺纹组装作业中紧固扭矩值。     

WJ-7型扣件横向阻力试验研究

为确定轨条碎弯时WJ-7型扣件的横向刚度取值,在实验室条件下,对一段安装了一组扣件的短钢轨加载横向力,测量扣件铁垫板和钢轨截面轨头、轨腰、轨底的横向位移,考虑到试验误差,只取均匀性较好5组数据分析横向力与位移之间的关系。试验结果表明:铁垫板位移随横向力的加载呈线性增加;以铁垫板产生单位位移所需施加的横向力表征横向刚度,常阻力扣件横向刚度在143.7～162.1 kN/mm,小阻力扣件横向刚度在130.2～138.9 kN/mm;钢轨截面各位置横向位移曲线由二次抛物线和直线两部分组成。     

高速铁路弹条疲劳对其扣压力的影响

高速铁路弹条长期在循环荷载作用下工作,不可避免地出现疲劳,弹条的疲劳将对其扣压力产生影响。本文以WJ-7型扣件弹条为例,首先对弹条进行静力试验分析,运用应变电测法测量出弹条在不同的安装预紧力作用下其危险部位的等效应力大小,得出弹条较为合理的安装预紧力为25 kN;然后使用疲劳试验机对弹条施加3种循环荷载分析其扣压力的损失,并根据疲劳试验结果给出了不同循环荷载作用下弹条扣压力与弹条中圈位移间的关系式。     

基于模态分析的扣件弹条扣压力测试方法

为了提出一种方便高效的扣件弹条服役状态下扣压力的测试方法,首先建立扣件系统精细化的三维实体有限元模型,分析得到扣件弹条扣压力与其固有频率的对应关系,进而提出通过测试弹条工作振动模态从而推测出弹条扣压力的间接测试方法。研究结果表明:扣件弹条扣压力与弹程基本呈线性关系,其对应关系不随轨下胶垫刚度变化而改变,就Ⅲ型弹条而言,其扣压力同弹程之比约为1. 0 kN/mm;服役状态下弹条第1阶固有频率随扣压力变化近似呈线性变化,根据Ⅲ型弹条正常服役状态设计要求以及考虑最大残余变形的安全扣压力,可得在有效扣压力范围内弹条对应的第1阶固有频率为800～1 040 Hz;通过测试服役状态下扣件弹条工作模态频率,即可间接得到服役状态下扣件弹条的实际扣压力,为辨别扣件是否失效提供科学依据和有效便捷的测试方法。     

智能扭矩监管系统的研究及应用

根据当前螺栓安装存在的问题,从扭矩校验机理出发,论述目前实际扭矩值和目标值的差异,以及动态扭矩和静态扭矩的误差。通过不同方式对螺栓紧固力矩进行试验,提出智能扭矩监管系统为最优方案。设计智能扭矩监管系统并在CRH3型动车组轮对轴端部件的组装上进行应用。     

弹条偏转和扣件松动对弹条扣压力的影响

为了研究螺栓松动、弹条偏转对弹条扣压力的影响,以应用于高速铁路的Vossloh300-1型扣件系统为研究对象,建立扣件系统完整有限元模型,通过扣压力与弹条弹程曲线的实验值和仿真值,验证扣件系统有限元模型的有效性;在此基础上建立不同损伤工况的螺栓松动、弹条偏转的模型,重点研究弹条安装过程中螺栓松动、弹条偏转两种工况对弹条扣压力的影响。结果表明:螺栓松动、弹条偏转会造成弹条扣压力不足,同时加剧螺栓应力波动。安装过程中若出现这些失效工况,将严重影响扣件系统正常工作,研究结果为300-1型扣件系统弹条安装及后续研究提供思路和参考。     

客货共线铁路道岔区扣件系统的研究与设计

结合新建天水至平凉客货共线铁路工程,从兼顾动车组和货车对扣件系统的舒适性和长寿命需求出发,研发了道岔区预埋铁座式的弹性分开式扣件系统。为实现扣件系统高弹性,经比选采用W1型弹条扣压铁垫板,Ⅱ型弹条扣压钢轨。扣件系统节点静刚度确定为40 k N/mm,并按扣件系统功能进行分段设计以满足轨道刚度均匀化需求。经室内试验验证和现场铺设考核,扣件系统能够满足旅客列车舒适性要求,同时能够减少岔区轨道结构养护维修工作量,延长扣件系统使用寿命。     

高速铁路无砟轨道扣件设计要点

研究目的:扣件是轨道结构的重要组成部件,为保证行车绝对安全和旅客乘坐的舒适性,要求钢轨扣件具有足够的扣压力,良好的绝缘性能、较低的刚度;要求少维修、各节点刚度一致等,因此,扣件技术是无砟轨道结构关键技术,做好钢轨扣件设计,是高速铁路轨道设计的重点。研究结论:扣件不仅要有足够的强度和扣压力,还应具有良好的弹性和一定的调整能力等。扣件类型不同,使用范围也不同,设计中应根据扣件的性能参数、设计原则和上述选型设计要求,合理选用不同类型的扣件,才能充分发挥扣件的性能,达到经济合理、安全运营的目的。     

重载铁路无砟轨道单侧梁端转角限值研究

研究目的:桥梁梁端转角将使无砟轨道扣件系统产生附加的上拔力或下压力,从而导致扣件系统失效,因此必须限制桥梁的梁端转角。为研究重载铁路桥梁单侧梁端转角限值,本文建立重载铁路梁端扣件系统受力分析有限元模型,研究梁端转角、梁缝处扣件间距、胶垫刚度、梁端悬出长度对梁端扣件受力的影响,并从限制扣件上拔力不超过弹条扣压力的角度提出不同胶垫刚度、不同悬出长度下的单侧梁端转角限值。研究结论:(1)梁缝处扣件间距对扣件系统受力影响较小,而胶垫刚度和梁端悬出长度对扣件系统受力影响较大;(2)扣件系统胶垫刚度越大、悬出长度越大,梁端转角限值越小;(3)桥梁梁端顺时针转角限值小于逆时针转角限值;(4)具体的梁端转角限值应根据扣件的设计参数确定,并进行检算;(5)本研究结论可为重载铁路无砟轨道结构及桥梁的设计提供参考。     

梁端位移对无砟轨道扣件系统的影响分析

针对采用小阻力扣件系统的无砟轨道,分析梁端转角、梁端悬臂长度、错台高度、坡道桥梁伸缩等因素对扣件系统的影响,其中扣件间距、坡道上桥梁伸缩的影响较小,而错台高度、梁端转角和胶垫刚度的影响较大,综合考虑竖向荷载、梁端转角、错台等主要因素对扣件系统的受力影响,从限制扣件上拔力不超过弹条扣压力的角度提出了不同胶垫刚度、不同错台高度情况下的梁端转角限值,其中单侧正转角限值大于对称转角限值,对称转角限值大于单侧负转角限值。扣件刚度越大、错台高度越高,梁端转角限值越小,不同的扣件设计参数将有不同的限值要求。     

荷载作用下轨距扩大的理论分析

轨距扩大和钢轨侧翻将影响到轮轨接触点位置和动力作用.钢轨垫层和道床的刚度、钢轨刚度和扣件扣压力是影响轮轨之间作用力和轨距扩大的主要因素.本文从理论上讨论了在不同轨道刚度条件下的轨距扩大和钢轨侧翻问题.