基于传热模型的融雪道岔优化方案研究

为解决电加热道岔融雪系统在工程应用中融雪不及时、不充分的问题，以60 kg/m钢轨轨型的道岔结构为研究对象，基于COMSOL Multiphysics有限元分析软件建立道岔结构“热源-钢轨-积雪”的耦合传热模型，通过仿真试验与现场试验，验证传热模型的准确性，并对比分析加热元件采用无接触安装方式与常规轨腰安装方式的温度分布和融雪效果。结果表明：(1)加热元件采用无接触安装方式较轨腰安装方式具有更好的融雪效果，加热元件工作1 h,无接触安装方式基本轨与尖轨间隙积雪域水的体积分数为0.92,高于轨腰安装方式水的体积分数0.79,能量利用率较轨腰安装方式提高16.5%;(2)无接触安装方式道岔结构的温度分布更加均匀，基本轨与尖轨间隙积雪域温度分布在0℃以下的区域更小，能量传递效率更高。     

道岔融雪装置智能控制方案研究

国内多地冬天降雪频繁，及时对道岔进行除雪非常重要，安装道岔融雪装置可以有效清除道岔关键部位的积雪，提高铁路运输效率。但道岔融雪装置经过多年运用，也暴露出较多缺点。针对目前道岔融雪装置用电负荷量巨大等问题，研究智能控制方案，对于列车需要通过的道岔及时接通加热电路，对其道岔区域进行加热，对于列车在一定时间段或者较长时间内不通过，或者列车通过时并不需要动作的道岔断开加热电路，不对其道岔区域进行加热，减少不必要的耗电，真正达到融雪设备的节能效果。     

热处理弹簧钢带反复弯曲实验装置的设计与应用

分析了道岔融雪装置加热条卡具断裂的原因,对其材料热处理弹簧钢带设计了一种新型的手动弯曲实验装置,解决现阶段只有实验方法和检验标准无实验装置的问题.     

城市轨道交通7号无砟道岔的无缝化设计研究

结合宁波地铁5号线前殷停车场的无缝线路设计方案,建立无砟轨道无缝道岔的空间耦合有限元仿真模型,对城市轨道交通7号无砟道岔无缝化后的钢轨强度、轨道稳定性、间隔铁受力及冻结接头受力等进行计算分析。研究结果表明:在温度荷载作用下,道岔基本轨承受一定的附加力作用,钢轨最大温度力出现在辙跟基本轨处;尖轨尖端纵向变形最大,基本轨纵向变形较小;冻结接头受力在岔头位置出现最大值;7号无砟道岔采用冻结接头的无缝化设计可行。     

朔黄铁路无缝道岔纵向力分析与应用

朔黄铁路道岔采用75 kg/m钢轨12号单开道岔,无缝道岔采用半焊式,侧线未进行焊接或冻结,道岔转辙器部位是无缝道岔结构受力最不利的部位,道岔基本轨承受纵向力较大,且尖轨易产生爬行。为分析无缝道岔在温度力作用下的受力和变形规律,指导现场维修和管理作业,采用三节点力学模型和二次松弛法对无缝道岔温度力和变形进行了分析,并结合线路实际问题,对重载铁路无缝道岔提出改进和加强建议。     

电加热道岔融雪系统加热元件卡具技术指标及优选方案探讨

针对电加热道岔融雪系统加热元件卡具现场使用中出现的断裂、脱落问题,根据GB/T 2423.17—2008《电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Ka:盐雾》和TB/T 2846—1997《铁路地面信号产品振动试验方法》对卡具进行盐雾试验和振动试验检测其指标。通过对比试验结果,得到采用一体化锻造成形冷端卡具、不锈钢材质卡具、电加热元件轨底安装方式可有效缓解卡具腐蚀和断裂,提出相应的卡具优选建议。     

合宁铁路无缝道岔群设计技术研究

研究目的:通过建立"钢轨-扣件-岔枕-道床"无缝道岔群整体有限元计算模型,对客运专线无缝道岔群受力与变形进行研究.提出客运专线无缝道岔群钢轨温度力和位移的计算方法,利用非线性有限元计算程序,计算分析无缝道岔群钢轨温度力和位移.为客运专线车站无缝道岔的设计、施工及养护提供参考. 研究结论:无缝道岔群间的相互作用和影响,使其受力与变形远比单组无缝道岔复杂的多,故对其受力与变形不利.建立的无缝道岔群整体有限元计算模型,真实地模拟了无缝道岔之间及道岔钢轨、扣件、岔枕之间的相互作用.采用ANSYS二次开发技术编制的无缝道岔群相互作用非线性有限元程序,可自动完成有限元建模、荷载的施加、方程的求解,提高了计算精度和效率.经对尖轨和心轨位移、道岔钢轨强度、辙叉跟端最大荷载的检算,满足道岔技术条件的要求.     

长大坡道铺设无缝道岔可行性分析

基于有限单元法建立无缝道岔非线性阻力计算模型,分析不同工况条件下的钢轨纵向力及位移。计算结果表明:坡度对无缝道岔的受力及变形是不利的;随着阻力减小区段距道岔距离增加,钢轨纵向力、最大位移增加,尖轨相对基本轨的位移减小。道床捣固不密实引起的道床纵向阻力减小,会显著增大道岔各部分受力和变形。建议:(1)在大坡道地段,宜采用全长淬火钢轨或高强度钢轨;(2)在进站道岔前列车频繁制动地段、无缝道岔尖端、辙跟、叉心处宜布置观测桩,随时观测无缝道岔的爬行情况;(3)加强无缝道岔防爬锁定;(4)加大上坡方向道床的堆积厚度,并加强捣固。     

钢轨伸缩调节器对桥上无缝道岔的影响

采用有限元软件ANSYS,建立连续梁桥上有砟轨道无缝道岔的线-桥-墩一体化有限元模型,分析在不同工况下,设置钢轨伸缩调节器的无缝道岔受力和变形的分布规律。通过对不同工况下的基本轨纵向力、基本轨伸缩位移的计算结果进行对比分析,得出距岔前钢轨伸缩调节器60 m以上,基本上消除其对道岔纵向稳定性的影响;距岔后钢轨伸缩调节器45 m以上,其对道岔纵向稳定性的影响可控制在3 mm内;岔后设置钢轨伸缩调节器优于岔前设置等结论。     

电磁式道岔融雪装置设计及干扰问题解决方案

提出了一种新型的道岔融雪方法,融雪装置采用新型电磁感应加热。对融雪装置的安装进行了详细设计,分析了道岔融雪装置存在的现场干扰问题,并提出了一系列的解决方案。     

电磁感应加热式道岔融雪系统方案研究

介绍了一种新型道岔融雪系统,它采用电磁感应加热线圈直接加热钢轨,有效减少外部热传导环节,很大程度节约了能源,克服了既有道岔融雪设备热损率大、温升慢、耗能高等不足,减少了维修成本和维修量。     

客运专线42号无砟轨道无缝道岔设计方法研究

基于纵横垂向空间耦合模型,对42号无砟轨道无缝道岔钢轨的纵向受力及变形、道岔钢轨的横向变形、无缝道岔允许轨温变化幅度以及限位器的铺设与养护方法等进行深入研究。结果表明:该设计方法对客运专线42号无砟轨道无缝道岔实际铺设情况考虑得较为详尽,能够较为准确的计算道岔尖轨跟端处钢轨横向变形,可对限位器结构的铺设与养护维修提供指导意见,适用于客运专线42号无砟轨道无缝道岔的设计与检算。该设计方法可为客运专线42号无砟轨道无缝道岔的设计与养护维修提供参考。     

无缝道岔钢轨温度力与位移影响因素分析

基于有限单元法的无缝道岔计算理论 ,分析在不同轨温变化情况下无缝道岔中钢轨的受力与变形 ,比较不同号码的可动心轨道岔、固定辙叉无缝道岔的受力与变形特点。探讨道床阻力、扣件阻力、间隔铁阻力以及限位器子母块间隙对钢轨受力与变形的影响。     

无砟道岔热流体加热融雪方式影响因素分析

针对电加热道岔融雪系统在应用中存在融雪不充分、维护量大的问题,提出了一种采用热流体加热的道岔融雪方法。以18号道岔为研究对象,基于COMSOL Multiphysics创建道岔融雪传热模型,验证-5℃环境温度下采用热流体道岔融雪方式时埋管间距和环境因素对道床温度分布和融雪效果的影响。结果表明：环境温度为-5℃时1 h内热流体加热融雪方式可以融化80%厚度为3 cm的积雪;埋管深度为15 cm,管间距为12 cm条件下双管双向蛇形管道设计使道床深度5 cm处的温度均匀分布在14～16℃。     

无缝道岔交叉渡线有限元分析

基于有限单元法的无缝道岔设计计算理论，分析在不同轨温变化情况下无缝道岔交叉渡线中钢轨和传力部件的受力与变形。探讨设置不同辙跟类型及数量、设置不同扣件阻力和道床阻力对钢轨和传力部件受力与变形的影响。     

客运专线桥上无缝道岔空间力学特性的研究

为解决哈大客运专线红嘴河特大桥桥上无缝道岔受力和变形问题,根据道岔、桥梁结构和布置形式,建立桥上无缝道岔空间耦合模型,从温度荷载、竖向荷载、钢轨横向变形等方面对其空间力学特性进行分析.结果表明:温度荷载下钢轨的伸缩附加力最大值位于梁体活动支座端,受固定支座端至活动支座端距离影响较大;尖轨、心轨尖端相对于基本轨、翼轨的位移较小,处于外锁闭机构允许的伸缩量范围之内;连续梁半联满布荷载时,钢轨纵向位移、挠曲附加力及桥梁竖向挠度最大;单线直向满布荷载时,桥梁横向挠度、扭转最大;温度荷载对钢轨横向变形的影响较小,减载率、脱轨系数变化不大.但由于客运专线标准高、道岔与桥梁结构复杂等因素,对钢轨横向变形的影响不容忽视,建议设计客运专线桥上无缝道岔时考虑其空间力学特性.     

桥上无缝道岔纵向力计算理论与试验研究

根据桥上无缝道岔受力和变形特点,建立道岔-桥梁-墩台一体化计算模型,并利用有限元法对模型求解。以浙赣线湄池1号大桥为例,分析桥上无缝道岔的受力与变形的特性,测试桥上无缝道岔的温度力和位移。试验结果表明,理论计算结果和实测数据相吻合。理论分析和实验研究表明:所建立的道岔-桥梁-墩台一体化模型用于计算桥上无缝道岔纵向力和位移是合理可行的;桥上无缝道岔与桥上无缝线路的受力和变形差别很大,在计算桥上无缝道岔时应考虑实际的钢轨温度变化幅度、道岔布置方式和岔、桥相对位置。在道岔布置密集的区域,如车站咽喉区,道岔间的相互影响较大,为准确计算道岔及桥梁的受力和位移,应建立包括所有道岔和桥梁的整体模型。     

桥墩纵向水平刚度对桥上无缝道岔的影响

为了进一步研究桥上无缝道岔,通过计算,分析桥墩纵向水平刚度在连续梁桥上对钢轨、道岔、墩台等结构部件受力及变形的影响。本文采用ANSYS软件建立桥上无缝道岔的岔—桥—墩纵向相互作用一体化模型,并进行力学分析。研究结果是:随着连续梁桥桥墩刚度的增大,基本轨伸缩附加力减小,连续梁桥墩的纵向力增大;增大连续梁桥墩纵向水平刚度对铺设于其上的无缝道岔的受力与变形是有利的。     

大号码无缝道岔温度力与变形的有限元计算

分析无缝道岔温度力传递机理,确定无缝道岔各部分在有限元模型中的合理模拟方式,并建立模型。应用模型,选取切合实际的计算参数对秦沈客运专线18号和38号无缝道岔进行温度力和变形计算。结果表明:无缝道岔的附加温度力与变形随轨温变化幅度的增大而增加;在同样的轨温变化幅度条件下,大号码无缝道岔的温度力与变形比小号码无缝道岔大,限位器承受的剪力也较大;半焊无缝道岔钢轨温度力及变形与全焊无缝道岔有较大差别,在数值上较全焊无缝道岔小,但其辙叉位置钢轨和轨枕的位移较为复杂。     

道床纵向阻力变化对无缝道岔受力与变形的影响

为了进一步研究无缝道岔受力和变形的特点,通过建立模型,利用现场实测数据,计算了道岔直侧股、道床捣固前后、岔区与区间线路的道床纵向阻力.计算得到12号道岔钢轨升温50℃时各部分的受力和变形结果.分析表明:直侧股道床纵向阻力相差越大,直曲基本轨处限位器作用力大小相差越大;道床捣固不密实引起的道床纵向阻力减小,会显著增大道岔各部分受力和变形;岔区道床纵向阻力的变化,相比区间线路道床纵向阻力的变化,对无缝道岔受力及变形影响要大.