轨道交通橡胶浮置板式轨道结构动力设计参数研究

利用车辆多刚体动力学与浮置板轨道段组合单元的车轨系统竖向振动分析模型,研究车辆移动荷载作用下浮置板厚度、轨下扣件刚度、橡胶支座刚度对轨道结构竖向振动的影响.在此基础上,提出浮置板厚度、轨下扣件刚度、橡胶支座刚度的合理取值范围.研究结果表明:随着浮置板的厚度增加,浮置板的位移和加速度呈下降趋势,橡胶支座反力则增大,但对钢轨的影响不大,浮置板厚度应取为0.3～0.5 m较合适;轨下扣件刚度对钢轨和轮轨竖向作用力影响较大,对浮置板影响很小,轨下扣件刚度应取较小值,以40 MN/m为宜;橡胶支座刚度对浮置板和钢轨的动力学响应及橡胶支座反力和轮轨竖向作用力都有很大影响,橡胶支座刚度应优选20 MN/m左右较合理.     

环境因素对地铁钢轨扣件绝缘性能影响的试验研究

城市轨道交通钢轨对地绝缘性能的好坏是影响杂散电流大小的主要原因。而对地绝缘性能的好坏主要由钢轨扣件的绝缘性能决定。扣件的绝缘工作环境相当复杂,污秽、温度及湿度都会引起绝缘性能的下降,造成过渡电阻的减小。通过搭建扣件绝缘性能测试平台,研究了不同环境因素对扣件绝缘性能的影响,研究发现:湿度对绝缘性能的影响十分严重,主要表现在其增大钢轨表面电导率,形成泄漏电流的低阻流通路径;温度的影响主要体现在其对水蒸气凝结起抑制作用,温度越高钢轨表面越不容易凝露;雾气中的盐分也会增加扣件绝缘性能的下降。     

WJ-8型小阻力扣件轨下胶垫滑出纵向阻力试验研究

大跨桥梁端处的小阻力扣件轨下橡胶胶垫滑出现象较为普遍,为确定轨下胶垫滑出后扣件纵向阻力值及其变化规律,以客运专线无砟轨道常用的WJ-8扣件为例,开展不同轨下胶垫滑出量条件下的扣件纵向阻力试验,测试5种不同轨下胶垫滑出量时扣件纵向阻力—位移关系;采用最小二乘法对试验数据进行曲线拟合,得出5种不同轨下胶垫滑出量时扣件纵向阻力双线性表达式。研究结果表明:随着轨下胶垫滑出量的增加,扣件纵向阻力值减小,胶垫滑出量在60 mm以内时,扣件纵向阻力受胶垫滑出量影响明显,当胶垫滑出量大于60 mm后,扣件纵向阻力变化不大。     

梁端无砟轨道扣件力学行为室内试验研究和数值仿真分析

制定梁端变形限值应考虑梁端无砟轨道静力强度和梁缝过渡段列车运行安全性、平稳性。运用室内模型试验和数值仿真分析,研究梁端转角、错台等变形对梁端扣件、轨道板稳定性的影响规律。数值仿真分析中扣件弹簧单元参数选取实测扣件刚度曲线。室内试验和仿真计算结果表明:仿真计算结果与室内试验实测结果基本吻合,有限元仿真计算可推广应用至实际应用中;梁端转角、错台变形引起的扣件附加力分布在梁缝两侧4个扣件内;梁端变形幅值和梁端伸出长度是影响梁端轨道结构强度的主要因素;随着转角、错台的增加,扣件附加力逐渐增加,且基本呈线性增长趋势;在转角工况下,梁端伸出长度越大,引起的扣件附加力越大;在错台工况下,梁端伸出长度对扣件附加力影响甚微;CRTSⅠ型板式无砟轨道在错台1.0mm情况下,产生最大上拔力和下压力,因此对于梁端CRTSⅠ型无砟轨道结构静力强度,错台1.0mm可作为设计限值条件。     

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。     

轨下垫板刚度的时变特性及其影响研究

以WJ7-A型轨下垫板为对象,测试轨下胶垫刚度随服役时间的变化,分析垫板刚度的时变特性;然后以此为基础,建立车辆-轨道垂向耦合动力学模型,研究轨下胶垫时变特性对轮轨随机振动响应的影响规律。研究结果表明:随着服役时间的增长,轨下橡胶垫板的刚度将增大,2年后垫板刚度的增幅为13.91%;随着运营时间的增长,车体振动加速度变化微弱;轮轨力及扣件力的第二主频幅值增大并向高频移动,且扣件力变化更显著,线路运营2年时间后,扣件力第二主频向高频移动7.4 Hz,幅值增幅达到53.80%。建议定期抽样测试轨下胶垫刚度并及时更换性能老化垫板,降低轮轨垂向力和扣件力。     

无砟轨道防风沙设计对结构性能的影响分析

兰新二线防水沙设计通过加高轨枕承轨台、增大钢轨下过沙空间避免风区沙石堆积,同时降低支承层厚度以保证结构整体高度不变。通过建立轨道结构力学模型,分析加高承轨台、降低支承层厚度对轨道结构力学性能的影响。分析结果表明:承轨台厚度的增加将引起轨枕挡肩混凝土拉应力增大;支承层厚度的减小将增加轨道各结构层最大拉应力幅值,增大轨道结构在列车荷载作用下的竖向位移。这一防风沙设计方案基本满足无砟轨道设计规范的要求。此外,有必要对轨枕增设补强钢筋,避免轨枕开裂破坏。     

曲线上钢轨横向位移影响因素分析

为研究曲线上钢轨横向位移的影响因素,建立了包括钢轨、轨下垫层、扣件的有限元模型,分析了在有、无列车荷载的作用下钢轨的横向位移随曲线半径、升温幅值的变化规律,及钢轨在受温度力这种分布力作用时扣件参数对钢轨横向位移的影响。结果表明在升温幅值较大的小半径曲线上,温度力会使钢轨产生较大的横向位移;扣件对钢轨横向位移的影响与钢轨所受的荷载有关,适当增加弹条的扣压刚度可减少温度力引起的钢轨横向位移。     

桥隧过渡段轨温与钢轨纵向位移的映射关系

研究目的:桥隧过渡段处钢轨在梯度温度力作用下将发生纵向爬行,影响无缝线路稳定性。本文以轨温过渡区钢轨为研究对象,建立钢轨位移微分方程,推导轨温分布与钢轨纵向位移的映射关系,从而揭示影响无砟轨道钢轨爬行的规律。研究结论:(1)考虑扣件阻力非线性的钢轨纵向位移量和变形范围均远大于线性阻力模型;对钢轨最大位移量而言,轨温非线性分布相较于线性分布高出5.3%～38.6%,建议同时考虑轨温和纵向阻力非线性以准确获得过渡段钢轨爬行位移;(2)轨温差一定时,随着最大温度力梯度倍数k从1.5变化至3.5,轨温过渡区长度为10 m时,钢轨最大纵向位移增加了7%,而过渡区长度为40 m和50 m时分别增加了26.7%和32.8%,因此对于轨温差大、轨温过渡区长的过渡段,更应关注轨温非线性分布;(3)扣件极限阻力增大将使钢轨爬行量显著降低,但影响程度有限,极限阻力从6.5 kN/(m·轨)增加至12 kN/(m·轨),钢轨位移量下降40.8%～49.2%,而从24 kN/(m·轨)增加至30 kN/(m·轨),仅下降12.8%～24.4%;(4)推导的解析表达式能够准确描述各参数与钢轨纵向位移的映射关系,对于进一步研究过渡段钢轨受力特性以及改善无缝线路稳定性具有参考价值。     

往复荷载作用下WJ-8扣件纵向阻力试验研究

研究目的:在温度作用下,简支梁桥梁体会发生热胀冷缩,长期作用下将导致桥上无砟轨道梁端扣件系统发生破坏,严重时将不能满足线路的功能要求。本文通过往复加载试验模拟温度效应下32 m简支梁桥梁端扣件破坏过程,以此研究轨下垫板滑出过程机理及其对扣件纵向阻力的影响。研究结论:(1)随着对轨道加载试验次数的增加,2 mm位移对应的扣件纵向阻力先增加随后波动式降低,扣件滑移阻力先增加后逐渐减小,而垫板窜出位移量持续增大,可以预测当加载工作继续进行时,2 mm位移对应扣件纵向阻力及滑移阻力将继续减小;(2)随着垫板窜出位移量的增加,2 mm位移处扣件纵向阻力先增加后缓慢减小,扣件滑移阻力先有所增加而后逐渐减小;(3)扣件垫板窜出过程中,垫板纵向拉长,厚度减小,弹性降低,轨下橡胶垫板的弹性位移逐渐减小,且钢轨更易产生滑移;(4)在往复加载过程中,影响扣件纵向阻力的因素有两个:垫板表面的粗糙度及垫板窜出位移量,前期阶段垫板表面的粗糙度为主要影响因素,而后期阶段垫板窜出位移量影响更大;(5)本研究成果对于指导无砟轨道线路扣件的养护维修具有一定的参考意义。     

基于技术原理的城市轨道交通分类方法研究

城市轨道交通制式发展已逐渐多元化,既有城市轨道交通制式分类方法中的分类标准不统一、分类范围不明确、线路命名方式缺乏代表性等问题越来越突出,需制定一套新的城市轨道交通制式分类方法以解决上述问题。在研究国内外城市轨道交通制式分类标准的基础上,以城市轨道交通不同制式的技术原理为核心,遵循指标独立性、惯性和包容性等原则,提出了基于驱动方式、车辆支承方式、导向方式和轨道类型4项分类指标的城市轨道交通制式分类法。该方法规范了现阶段既有城市轨道交通制式的分类标准和命名方式,并为城市轨道交通制式创新预留了充足的发展空间。     

轨道客车节能技术研究与应用

叙述了轨道客车的能耗影响因素以及降低能耗的主要方法和效果。首先,通过对轨道客车能耗机理分析,归纳出车辆自身影响因素,包括质量、阻力和牵引效率;然后,针对以上因素进行详细分析,论述降低能耗的具体措施;最后,总结出各因素对降低能耗作用的权重。     

城市轨道交通车辆转向架天线梁随机振动疲劳分析

为提高某城市轨道交通车辆转向架天线梁结构的疲劳寿命,对天线梁结构进行了随机振动疲劳分析,并建立了有限元模型。将实际线路中采集到的时域加速度谱变换为频率内的载荷激励谱,作为仿真分析的输入条件。结合Dirlik公式和线性疲劳累积损伤理论,计算产生天线梁的最大损伤位置及其损伤值。对天线梁的疲劳寿命进行了预测,并依据计算结论对天线梁结构进行优化。仿真分析结果与实际线路动应力测试结果对比表明,随机振动疲劳分析方法可以反映转向架天线梁疲劳的真实运行特点。     

全自动无人驾驶系统中的列车快速筛选方法分析

LI Qiang;ZHU Haopeng;LUO Xin(CCCC Railway Consultants Group Co., Ltd., 100088, Beijing, China)     

基于小波变换的轨道车辆轮轨力处理方法

轨道车辆轮轨力的计算精度直接影响车辆运行安全性及舒适性的评估,并影响车辆正向设计数据基础的准确性。基于小波法,利用LABVIEW软件图形化编程语言对间断式测力轮对测试数据进行零线漂移、去噪重构及峰值提取等操作,最终通过测试数据计算得到精确的轮轨作用力。计算结果可为车辆状态评估和车辆设计提供参考性数据基础。     

钢轨谐振式浮轨扣件动态变形及减振降噪性能分析

选用谐振式浮轨扣件对西安地铁1号线某区段原有DTVI2扣件进行改造。测试分析了改造前后的轨道动态变形、轨道振动、敏感建筑物振动及二次辐射噪声变化水平。测试结果表明,谐振式浮轨扣件的轨道变形满足轨道线路安全要求,与DTVI2扣件的轨道相比,道床及隧道壁的振动水平降低至9～13 dB(Z),地面振动降低7.3 dB(Z),二次辐射噪声降低4.1 dB(A),表明谐振式浮轨扣件具有较好的减振降噪效果。     

大理、景洪、天水三座中型城市的轨道交通线网结构探讨

选取了大理、景洪、天水三座城市,对其空间形态、城市功能、人口规模及分布等方面进行分析。结合三座城市的交通客流组成及其出行需求、既有公交系统现状、轨道交通建设的可实施性等因素,提出构建“干线+环线”的轨道交通线网结构,并详细介绍了这三座城市的轨道交通线网布局。可为同类中型城市的轨道交通线网规划设计提供参考。     

采用自平衡悬吊体系优化城市轨道交通高架车站建筑设计

城市轨道交通高架车站多采用传统的长悬臂梁托换结构体系,使得车站外观粗重厚实,内部空间狭小零碎,不利于车站建筑造型设计及功能优化。对传统体系方案与自平衡悬吊体系方案进行综合比较,分析了传统体系的局限性,阐述了自平衡悬吊体系的合理性和优越性。结合工程实例,介绍了利用自平衡悬吊体系的特点进行车站建筑造型及功能设计的具体方法,重点对结构的最不利控制点进行优化。提出从最初的建筑概念设计阶段着手,带动所有专业,全面优化车站设计的理念。     

城市轨道交通分布式智能道岔转辙机研究

为适应城市轨道交通分布式联锁系统、数字化信号设备的发展方向,提出了一种基于分布式计算机联锁系统的智能转辙机。该转辙机结合智能控制模块、无刷直流电机和高精度位移传感器等技术,实现了转辙机工作状态和道岔尖轨位置数据的实时采集与处理。试验表明,该转辙机具有启动电流小、动作过程中可变速等优点,不仅提高了转辙机的性能和维修效率,还为室外设备的故障分析与预测提供了依据。     

北京轨道交通28号线系统制式选择

在中央商务区区域规划城市轨道交通无法满足出行要求的背景下,提出建设北京轨道交通28号线。这种"后建设补充发展"的城市轨道交通具有线路条件较差、客流特殊、工程投资风险高的工程特点,其系统制式的选择应通过综合比选。对线路的功能定位、线路条件及客流需求进行分析,在跨坐式单轨系统、自动导向轨道系统、中低速磁悬浮系统、高地板铰接车、直线电机Lb型车5种中运量系统中初选出自动导向轨道系统及直线电机Lb型车系统。对该两种制式进行详细对比研究后认为,直线电机Lb型车系统具有良好的线路适应性和系统包容性,建议28号线选用此制式。