嵌入式轨道竖向支撑刚度优化设计

有机电车嵌入式轨道主要通过承轨槽内的填充材料固定钢轨并提供连续支撑,其承轨槽内结构复杂,刚度计算没有具体的解析表达式。为此,通过有限元方法分析了影响钢轨竖向支撑刚度的因素和范围,同时建立了有轨电车-嵌入式轨道耦合动力学模型,得到了钢轨竖向支撑刚度对嵌入式轨道动态特性的影响曲线。此外,综合考虑承轨槽填充材料对钢轨和轨道板的动力学特性影响,给出了钢轨竖向支撑刚度的合理取值范围。     

嵌入式轨道PVC管埋设方式对轨道结构受力影响分析

为适应城市轨道交通运营需求,嵌入式轨道结构得到了广泛应用。该轨道结构采用弹性体将钢轨嵌固在槽中,为降低造价和节省材料,弹性体中一般还需设置PVC管。利用有限元模型,对不同PVC埋置方式对钢轨位移、轨旁高分子材料受力特性、轨道板受力特性进行对比分析。结果表明:不同埋设方式的选择对轨旁高分子复合材料的应力大小影响较小,但对轨道板的最大拉应力影响较大。复合材料弹性模量增大虽能减小钢轨的横向位移,但会增大轨道板拉应力,因此取值不宜过大。考虑到现场施工、高分子复合材料老化等原因引起的高分子复合材料与其他材料的临界面粘结失效,轨道结构宜采用钢轨外侧埋设PVC管,复合材料弹性模量取值范围宜取3~6 MPa。     

基于现场锤击试验的地铁轨道振动特性分析及参数研究

近来,由于轮轨共振而产生的地铁钢轨异常波磨问题备受关注。轨道结构动力特性分析是开展轮轨耦合振动研究的基础,地铁轨道结构的动力特性取决于各组成部分(钢轨、扣件、轨枕和道床等)的物理特性及其组合形式。基于轨道结构的周期性频域解析模型,结合北京地铁在线锤击试验,通过计算轨道结构在脉冲荷载下的频响函数,对0~2000Hz频段内轨道结构的动力响应主频进行分析;并通过改变轨道结构参数,分别研究了不同轨道结构参数对各轨道结构动力响应主频的影响情况。研究结果表明:轨下支撑刚度对钢轨共振频率影响较大,枕下支撑刚度对轨道系统共振频率影响较大,轨下和枕下支撑阻尼仅能改变各共振频率点的响应幅值;轨枕支撑间距对pinned-pinned共振频率影响较大,对其他共振频率点的影响较小。     

有轨电车新型嵌入式轨道钢轨抗倾覆性能分析

新型钢轨嵌入式轨道中未设置扣件系统,而采用聚氨酯填充材料将钢轨嵌固于承轨槽内,故钢轨的抗倾覆性能很大程度上取决于聚氨酯材料的稳定性,必须对其进行检算。基于钢轨稳定性理论,建立三维有限元计算模型,分析列车垂向偏心荷载和横向荷载共同作用下钢轨的抗倾覆性能。研究结果表明:嵌入式轨道中钢轨的抗倾覆性能受诸多因素影响,其中垂向荷载偏心距和聚氨酯材料的弹性模量起控制作用,轨腰楔形块间距对钢轨抗倾覆性能的影响很小。荷载作用点处轨头横移量随偏心距的增大而增大,随聚氨酯材料弹模的增大而减小。为保证钢轨不致在组合荷载作用下发生倾覆,建议聚氨酯填充材料弹性模量的取值范围为5~15 MPa。     

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。     

隧道内新型活动承轨台框架板式无砟轨道力学检算

线下基础上拱是隧道内无砟轨道线路常见病害之一,基础变形过大会破坏无砟轨道结构整体性,危害列车安全平稳运行。为快速适应隧道内轨下基础形变,结合弹性支承块式无砟轨道与框架板式无砟轨道优点,提出具有立体式调节系统的新型活动承轨台框架板式无砟轨道。基于有限元法分析不同结构参数对轨道结构力学的影响,验证大调整量下CA砂浆灌浆袋、承轨台高度的安全性能,根据计算结果,建议橡胶套靴下部刚度取450 kN/mm,CA砂浆弹性模量取250~300 MPa。通过动力学计算验证160、200、250 km/h速度下列车运行安全平稳性,表明列车横垂向振动加速度、轮轨横向力、轮重减载率、脱轨系数标均低于规范限值。研究成果对隧道内大调整量无砟轨道改良提供新参考方向。     

现代有轨电车嵌入式轨道路基联合优化分析

为建立更加经济合理的有轨电车嵌入式轨道路基共同受力模式,获得最佳参数组合,分别建立承轨槽有限元模型和弹性点支承轨道模型,通过数据拟合得到高分子填充材料与等效扣件刚度之间的关系,建立嵌入式轨道路基有限元模型,采用正交试验方法研究道床板厚度、高分子填充材料弹性模量、基床表层弹性模量、基床底层弹性模量、基床表层厚度、基床底层厚度这6种因素对嵌入式轨道路基一体化共同受力和变形分布规律的影响。研究结果表明:综合考虑嵌入式轨道路基设计的技术性指标和经济性指标、极差分析结果和路基基床动应力要求,确定最佳嵌入式轨道路基设计方案为道床板厚度0.18m,高分子材料弹性模量7 MPa,基床表层弹性模量140 MPa,基床底层弹性模量90 MPa,基床表层厚度0.3 m,基床底层厚度0.6 m。     

CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨排框架法施工影响因素

CRTSⅠ型双块式无砟轨道在道床板施工过程中,轨排结构各部件的微小定位偏差将导致轨道几何形位不平顺,增加后期精调工作量。根据轨排框架法施工特点,建立有限元模型,分析道床混凝土浇筑之前的轨道几何形位变化,研究不同轨排支撑间距和部分支撑失效对轨排框架法的影响。结果表明:在自重作用下,当轨排支撑间距增大到7倍扣件间距时,轨面高低值超限,建议施工时支撑间距不宜超过6倍扣件间距;当支撑间距为3倍扣件间距时,单个轨向锁定器失效和单个螺柱支腿失效对轨排结构的变形和受力状态不会产生太大影响,随失效部件的增多,轨距和轨底坡变化量增大; 2组支撑系统失效时,轨面高低值超限,施工时应严格检查,避免出现此极端失效情况。     

现代有轨电车轨道结构关键参数研究

随着我国现代有轨电车的兴建,不同的轨道结构均得到应用。对国外引进的现代有轨电车技术需要进行消化吸收再创新,关键之一是要对轨道结构的静力和动力特性进行深入研究。本文利用有限元法,建立弹性地基梁—板模型分析了道床板长度、厚度、扣件刚度以及基础刚度等参数对结构受力的影响。分析结果表明,现代有轨电车双层轨道结构的道床板厚度不宜超过0.3 m,扣件刚度宜取50~100 k N/mm,基础面刚度宜取60~130 MPa/m。     

地铁轨下胶垫参数对轨道垂向振动影响研究

以往地铁线路轨下结构研究过于简化,只考虑轨下弹性垫板单一变量对轨道动力学的影响,没有综合考虑刚度和阻尼参数对轨道结构动力学性能的影响。在车辆-轨道耦合系统动力学理论基础上,运用动力学软件SIMPACK建立地铁车辆-板式无砟轨道模型,分析轨下弹性垫板刚度在30~70 MN/m,阻尼在60~80 k N·s/m范围内变化对板式无砟轨道结构动力学性能的影响。研究显示,轨下垫片刚度敏感的动力参数顺序为轨道板垂向加速度、钢轨垂向加速度、轨道板垂向位移、钢轨垂向位移和轮轨力。     

城际铁路桥上纵向承台式无砟轨道扣件系统关键参数研究

为研究城际铁路纵向承台式无砟轨道扣件系统关键参数取值,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立客车-无砟轨道-桥梁耦合动力学模型,分析扣件刚度、扣件间距对桥上无砟轨道系统动力响应的影响规律,并基于层次分析法,对桥上无砟轨道系统动力特性进行综合评价。结果表明:随着扣件系统刚度增大,钢轨垂向位移减小,车体振动加速度、轮轨垂向力、轮重减载率和桥梁振动加速度均增大;随着扣件间距的增大,轮轨垂向力减小,车体振动加速度、轮重减载率、钢轨垂向位移和桥梁振动加速度均增大;综合考虑轨道变形以及工程造价,建议扣件系统刚度为50～80 kN/mm,扣件间距为0.6～0.7 m。     

高速铁路调频约束阻尼钢轨的降噪性能

为研究同时采用约束阻尼降噪和动力吸振2种措施的调频约束阻尼钢轨在高速运营条件下的降噪性能,利用有限元法建立钢轨-吸振器有限元模型,分析了谐振式动力吸振器关键参数对钢轨振动特性的影响,并建立试验段进行实车试验。研究结果表明:谐振式动力吸振器的谐振块质量不宜小于3.0 kg,弹性体弹性模量宜为1.0~3.0 MPa,弹性体阻尼宜为7.5~15.0 kN·s/m;调频约束阻尼系统可在较宽频域内降低钢轨竖向和横向振动,抑制以800~1 400 Hz为主频的高速铁路钢轨振动,在630~1 600 Hz频域降噪效果显著。     

长大连续坡道刚构桥上无缝线路力学特性研究

为了研究长大连续坡道上无缝线路的力学特性,以贵阳城市轨道交通1号线为例,建立包括钢轨-桥梁-桥墩的一体化计算模型,分析不同坡度、列车制动荷载和扣件间距条件下轨道结构力学特性的变化规律。计算分析结果表明:坡度和列车制动荷载的增大对钢轨的纵向受力、变形以及桥墩受力均不利,设计时应该合理控制线路的坡度;对于高架结构,随着扣件间距减小,梁轨相互作用增强,贵阳地铁1号线高架结构扣件间距建议值为0.625 m。     

城市轨道交通轨道检测系统关键设备研制及应用

为了探索一种可应用于城市轨道交通运营列车组的轨道检测方法,基于ARM微处理器和现场可编程门阵列(FPGA)设计搭载式轨道检测系统。分析了搭载式轨道检测系统的总体架构和数据处理印刷电路板的设计过程,并对系统的核心部件嵌入式微处理板卡进行了重点探讨,该板卡可实现小型化、低功率、多样化数据集成。对该系统进行了动态试验验证,试验结果说明该系统在准确性、重复性、一致性等方面都满足标准要求。搭载式轨道检测系统可安装于城市轨道交通运营列车上进行实时检测,大大提高了轨道检测的效率和实时性,可有效指导线路养护维修工作,且该系统不必占用专门检测车资源,具有良好的经济效益。     

京津线动车组曲线和道岔通过性能分析

研究目的:针对执行UIC510-2标准的时速300 km动车组能否通过中国铁道线路这一难题,分析检算了我国铁道线路曲线轨距加宽和铁路道岔的相关尺寸及维修标准与时速300 km动车组转向架相关尺寸匹配关系,以提出最经济、可靠的解决方案。研究结果:提出了我国时速300 km动车组轮对轮背距采用1360 mm的建议。为保证轮对顺利通过查照间隔最小值1391 mm的中国固定辙叉,将其公差带由±3 mm改为±1 mm,而其它轮对尺寸及组装公差执行"车辆不同类型走行部分使用不同直径车轮的规定"标准(UIC510-2);道岔尺寸及维修公差保持中国既有线标准,以避免大规模改建轨道设备。小半径曲线轨距加宽执行新的标准,保证动车组以力等自由内接顺利通过。