大型养路机械捣固作业参数对捣固效果影响规律的研究

有砟轨道大型养路机械维修作业中,捣固的主要动作是向枕底推送道砟并使道床密实。研究捣固镐插入的深度、速度、振动频率等捣固参数对大型养路机械作业效果的影响,对于提高大型养路机械作业效率、延长有砟道床服役年限具有重要意义。基于大型养路机械捣固镐结构和轨道结构建立了精细化捣固作业离散元仿真模型,采用多体动力学几何外形和离散单元分别对捣固镐与道砟颗粒的运动状态进行模拟,并通过试验对模型进行了验证。在不同的插镐速度和深度工况下模拟捣固作业过程,以道砟受到的压力、总动能、平均角速度和增加数量作为捣固效果的评价因素,研究了各工况的捣固作业效果。研究结果表明:在其他作业参数相同的工况下,插镐速度最优值为0.5 m/s,插镐深度最优值为90 mm。     

基于离散元法的轨枕空吊整治作业参数优化

为了更好地对轨枕空吊进行整治，采用离散元法建立模型，研究捣固、稳定作业参数对轨枕单侧空吊道床整治效果的影响，对各作业参数进行优化设计。结果表明：捣固作业能够有效地将道砟填充至空吊区域，同时会使原本稳固的道床变得松散，而稳定作业能使松散道床更加密实，提高道床稳定性；对轨枕单侧空吊道床进行捣固作业时，建议捣镐振幅采用7 mm，捣镐频率采用25 Hz，插镐深度采用35 mm，插镐速度采用1.6 m/s；捣固作业完成后，对轨枕单侧空吊道床进行稳定作业时，建议垂直下压力采用25 kN，水平激振频率采用30 Hz。     

冲击式人工捣固装置对有砟道床作用效应及质量状态影响研究

人工捣固作业是实现小区段线路日常养护维修的重要方式之一,可有效改善轨道几何形位、缓和线路不平顺、保证列车运行安全性。然而目前人工捣固装置进行养护维修作业主要依赖现场工人的工程实践经验,缺乏相关理论研究。为研究有砟道床人工捣固装置作业工作机理,借助离散元素法(DEM)-多体动力学(MBD)耦合方法,建立人工捣固装置-轨枕-有砟道床耦合仿真模型,并在现场开展人工捣固作业前后横向阻力试验,验证了模型的可靠性,分析人工捣固作业对道砟颗粒接触力及道床密实度的影响。结果表明：人工捣固作业会使道床横向阻力降低19.51%,道床横向稳定性减弱;捣入阶段会使道砟间接触力分布发生明显变化,其中,水平平面接触力分布由近似圆形向椭圆形变化分布,纵向平面接触力则由半圆形向花束形变化分布,颗粒间接触关系不断变化,逐步建立新的稳定传递关系;捣固作业会使道砟颗粒受迫运动,使枕盒及砟肩处密实度降低。因此,在人工进行捣固作业后应及时补填枕盒处道砟颗粒,并对砟肩处道砟进行拍实。     

三枕捣固装置激扰下有砟轨道振动传递及衰减特性试验研究

大机非稳态捣固作业是新建铁路开通运营前的必备工序,目前尚无研究涉及三枕捣固装置激扰下有砟轨道的振动传递特性。针对此不足,选取某典型新建铁路,开展捣固作业过程中有砟轨道动力响应的现场大型原位试验,并在散体道床内部不同位置埋设自制的双轴振动加速度传感器,实现道床内部振动水平演变的实时监测。采用小波分析和快速傅里叶变换方法,从时域-频域角度探究了捣固作业过程中轨枕和道床的振动传递及衰减特征,对比分析不同捣固作业次数影响下有砟轨道的吸振能力和耗能特性。研究结果表明：捣固作业过程中存在典型的振动逆向传递现象,会降低道床的承载能力及稳定性;夹持阶段轨枕的主要响应频率为68.7 Hz,约为35 Hz捣镐固定振动频率的2倍;捣固作业过程中轨枕对不同方向振动的敏感程度存在显著差异,捣镐的横向振动分量会激发道床内部更加丰富的振动响应;第三次捣固作业过程中道床的振动水平较低,道砟颗粒破碎概率最小。因此建议在不改变捣固作业时间和其他捣固作业参数的条件下现场进行多次连续捣固作业时,作业次数不宜超过3次,以保证最佳捣固效果。     

连续式双枕捣固车加装镐窝回填及枕面清扫装置的研制与应用

针对DCL-32k型连续式双枕捣固车作业后在轨枕间形成镐窝、道砟密实度及均匀性差等问题，为了实现捣固、镐窝回填和枕面清扫的机械化、一体化施工，本文提出了一种捣固车加装镐窝回填及枕面清扫装置的方案。对加装的镐窝回填和枕面清扫装置进行了结构设计，重点分析了枕面清扫装置滚刷轴的可靠性、限界安全性等关键技术；设计时充分考虑了安全性需求。现场试验结果表明，作业后镐窝回填平整，轨枕面干净整洁，道床密实度好，镐窝回填效率高。采用该装置可大大降低人工成本及安全风险，有巨大的经济效益和安全意义。     

捣固镐激振力评测方法研究

铁路用养路机械捣固镐是铁道部产品认证的项目之一,对于捣固镐激振力的评测目前没有统一的检验方法和评价准则,但其作业效果的好坏直接影响道床的质量,研究制定捣固镐激振力切实可行的检验方法是认证和检验工作的迫切需要。本文针对目前路内线路捣固常用的三种不同振动形式(偏心式、行星式、冲击式)捣固镐,进行了激振力评价指标及试验方法的研究,以供产品标准制定和产品试验工作中参考。     

南京长江大桥有砟桥道床弹性改善的研究

研究目的:为考察道砟垫对南京长江大桥有砟桥道床弹性的改善效果,在室内试验基础上,通过仿真计算和现场测试,分析了3种不同厚度道砟垫对有砟桥轮轨动力响应的改善情况.研究结论:仿真计算和现场测试都表明:铺设道砟垫对低频轮轨力、钢轨和轨枕的垂向位移、钢轨和轨枕的振动加速度有一定改善;对道床垂向位移、道床振动加速度有明显改善效果,道床垂向位移可增加50%以上,道床振动加速度可降低45%以上;道砟垫对动力响应的影响与列车速度、轨道不平顺波长和波深的关系不大;30 mm厚度的道砟垫对道床的弹性改善效果较好,且其产生的轨道整体动刚度与明桥面的轨道整体动刚度较接近,有利于实现明桥面和引桥的刚度过渡.     

液压机械手捣固机的研制

介绍一种新式小型线路养护机械一液压机械手捣固机,它将道砟捣固作业分成两个步骤,一是机械手捣撑在垂面的弧线振动以实现进砟,二是依靠捣撑张开的压力定向将道砟拨到轨枕下,完成拨砟预紧和压实捣固.介绍了液压机械手捣固机的机械结构、理论计算和性能特点.     

捣固作业对道砟破碎伤损影响规律的试验研究

通过原位捣固试验研究了捣固次数对道砟破碎的影响规律,并对道砟颗粒的典型破碎形式进行了分析.结果表明:捣固作业会引起道砟颗粒发生明显的破碎伤损,进而导致道砟整体级配发生显著变化,应在有砟道床的养护维修中予以重点关注.捣固作业最容易引起56～63 mm粒径的道砟颗粒发生破碎.对于运营期道床,捣固作业导致的道砟颗粒破碎会使2...     

高速铁路胶粘道砟固化道床的动力学特性

采用ABAQUS有限元软件建立车辆-轨道空间耦合模型,对列车荷载作用下的胶粘道砟固化道床的动力学特性进行仿真分析,并探讨道砟胶用量和固化深度对道床动力学特性的影响。研究结果表明:采用胶粘道砟能够显著提高道床的振动加速度和动应力,降低道床的垂向位移,且动力性能的改善与道砟胶用量和道砟胶固化深度呈正相关关系。     

道床刚度对钢轨接头动力响应影响研究

有砟轨道在施工阶段存在大量的钢轨接头会加剧轮轨间冲击和振动，造成钢轨伤损，影响轨道平顺性，不利于工程车辆行车安全，合理的道床刚度能减缓钢轨接头处轮轨间的冲击作用，改善临时轨道结构的受力和变形。基于多体动力学理论，以21 t轴重平车为研究对象，建立车辆-钢轨接头耦合动力学模型，研究钢轨接头区轮轨动力响应，分析道床刚度对轮轨冲击的影响规律。结果表明：钢轨接头区的轮轨冲击较为显著，其轮轨垂向力比非接头区增大约1.4倍。随着道床刚度增加，轮轨垂向力呈非线性增加趋势，钢轨和轨枕的垂向加速度和垂向位移均呈减小趋势，道床刚度为170 kN/mm时，轮重减载率最大值为0.63，接近我国规范的允许限值0.65；道床刚度小于45 kN/mm时，钢轨和轨枕的位移均超出了我国规范允许值（2.5 mm和2.0 mm）。因此，施工阶段应对道砟进行合理的捣固，宜将道床刚度控制在45～170 kN/mm。     

基于离散元法的列车运行速度对有砟道床工作性能影响的研究

不同的列车运行速度会使轨道结构产生不同的响应,列车运行速度越快,产生的振动和空气动力响应越大,会加剧道砟颗粒的磨耗、粉化,甚至道砟飞溅,进一步影响道床的稳定性和列车运行的安全性.为了更好地了解列车运行速度对道床工作性能的影响,采用离散元法对道床进行模拟,通过道床纵横向阻力试验数据验证模型的可靠性,并在此基础上分析和研究动力荷载作用下道砟位移、颗粒振动加速度随列车速度、道床深度、道床不同横向位置的变化趋势,从微细观层面了解道砟颗粒在不同工况下的工作性能.研究结果表明:道砟加速度和道砟颗粒位移在不同轴重和行车速度下的变化趋势相同,均是在轨下位置的道砟加速度最大、道床砟肩的位移值最大;在动荷载作用下,道砟颗粒均有向外运动的趋势,轨枕附近的道砟位移扰动较大,外围道砟在墙体约束作用下位移较小.     

大型养路机械作业效果试验研究

为准确评估在Ⅲ型轨枕线路条件下,作业方法对轨道质量的影响,进行了4种起道量1、3种工况的试验。通过轨面标高变化、轨枕支承刚度、枕底道砟分布、道床密实度、道床横向阻力等五项指标测试,比较全面地分析评估了大机作业的效果。     

捣固车捣固头振动液压系统的改造

目前捣固系列车型中捣固头振动液压回路系统都是由定量泵+定量马达组成,由于捣回车作业时要求捣田头的振动频率为35 Hz,而液压系统本身的容积效率是随着使用时间的增加而逐渐降低的,因此振动马达的转速不可能长期稳定不变,而是随着使用时间增加而逐渐降低,从而导致捣固头的振动频率低于35 Hz,影响作业质量,因此有必要对其液压系统做进一步的改造.     

朔黄重载线路道床清筛后行车动力特性分析

有砟道床清筛会破坏道砟间原有的密实接触状态。清筛后须按计划限速,对线路的运营干扰较大。因此研究清筛后道床未完全密实状态下行车的动力特性,对于优化限速要求及提高运输经济性具有实用价值。本文结合朔黄重载线路清筛前后道床阻力、支承刚度和轨温的现场测试结果,对重载线路道床清筛作业后道床状态、线路稳定性和列车运行安全性进行了分析。结果表明:清筛作业显著影响道床的支承刚度和道床阻力,但道床阻力仍可达到无缝线路稳定性要求的90%,且道床刚度对行车动力特性的影响并不显著;列车运行速度在120 km/h以内时,速度的变化对列车轮轨垂向力及脱轨系数的影响不明显,对轮重减载率影响较大,但均处于安全限值以内。建议线路开通当日列车仍按限速要求通行,开通次日可在加强巡检的前提下依据轨道实际状态确定限速要求。另外,应加强稳定作业,缩短道床恢复稳定的时间。     

道砟胶对道床参数的影响研究

为了明确经过道砟胶组织后,道床参数的变化情况,在试验室进行了轨道实尺模型试验,测试了喷道砟胶前后道床纵、横向阻力、支承刚度的变化情况。试验结果表明:如果喷胶量为48 kg/m3,枕底、枕间及砟肩都喷道砟胶时,道床纵向阻力大约提高8.5倍,横向阻力大约提高17.4倍,加载的竖向力为140 kN时支承刚度提高37.6%,并且在卸载5 min内轨枕位移约恢复90%。因此,道砟胶可以应用在小曲线半径无缝线路、无砟轨道向有砟轨道的过渡段上,以提高道床横向阻力、调整道床支承刚度。     

列车振动荷载作用下有砟道床力学性能研究

研究目的:为探究有砟道床性能随列车荷载作用下的变化特征,进行现场原位试验并通过离散元分析软件PFC3D建立有砟道床模型,研究道砟竖向速度及沉降、轨枕与道砟振动加速度、道床阻力及枕下支承刚度的变化。研究结论:(1)记录了距轨枕底面0. 1 m、0. 2 m、0. 3 m处道砟竖向速度(0. 033 m/s、0. 029 m/s、0. 015 m/s)、沉降位移(3. 1 mm、2. 3 mm、1. 5 mm)、振动加速度(43. 39 m/s~2、29. 27 m/s~2、17. 23 m/s~2、9. 78 m/s~2),可知峰值速度、沉降位移及振动加速度随着深度增加而减小;(2)记录了循环加载100次、200次、300次、400次时道床横向阻力(16. 87 k N、17. 23 k N、17. 56 k N、17. 66 k N)、道床纵向阻力(24. 55 k N、25. 23 k N、25. 89 k N、25. 99 k N)和枕下支承刚度,可知道床横纵向阻力、枕下支承刚度随着荷载次数增加而增大;(3)本研究成果对指导有砟道床设计、施工、养护维修及研究有砟道床力学性能具有参考价值。     

新型钢枕轨道结构受力特性影响因素分析

针对轨道过渡段基础沉降引起的轨道不平顺问题,提出一种能够自动补偿基础沉降的新型钢枕。为研究新型钢枕轨道结构参数对轨道结构受力特性的影响,基于有限元法,建立新型钢枕轨道-路基空间耦合模型,分析轨下胶垫刚度、钢枕间距以及道床弹性模量等参数对钢枕轨道结构受力特性的影响规律。研究结果表明:轨下胶垫刚度对钢轨受力特性的影响最为显著,随着轨下胶垫刚度的增大,钢轨的受力与变形均随之减小,但同时钢枕、道床和路基的受力与变形有所增大;减小钢枕间距能够减小轨道结构受力与变形,但钢枕间距太小会加大对道砟捣固的作业难度,增加养护维修工作量和维修成本;增大道床弹性模量可以减小轨道结构变形,但同时增大了钢枕和道床的受力。建议对轨下胶垫刚度、钢枕间距和道床弹性模量等参数综合考虑后合理选取。     

线路养护维修过量抬高道床的弊端及建议

长期以来在线路养护维修过程中为了消灭超限几何尺寸及道床板结、翻浆等路线病害 ,在进行抬道捣固作业时 ,抬道量往往大于实际所需抬道量。在使用小型养路机械作业中 ,抬道量达 4 0～ 5 0mm ,尤其是在大型养路机械施工中 ,有时最大抬道量达12 0mm。1　过量抬道作业存在的弊端1.1　破坏过量抬高道床的稳定性 ,加快了线路集合尺寸变化速度、增加了反复保养的工作量。1.2　减少了道床对轨道的作用力 ,为线路涨轨跑道增加了有利条件。1.3　改变了路基的设计构造 ,降低了线路的承载能力和线路稳定性 ,缩短了维修周期。过量的抬道 ,使道床结构发生…     

基于正交试验的摊铺机振捣压实性能影响因素分析

采用正交试验法研究振捣机构的压实性能,通过振捣密实度分析频率、冲程和速度3个因素在不同水平下对铺层材料压实质量的影响。试验结果确定3种因素对材料摊铺密实度的影响顺序及各因素的显著水平,分析作业速度和振捣频率对混合料振动密实效果及其变化规律,确定铺层材料密实度与振捣频率、作业速度之间数学关系,为摊铺作业过程的参数选择、压实质量控制以及振捣密实度的定量预测提供理论依据和方法参考。