重载铁路轨道结构受力特性仿真分析

重载铁路朝大轴重、高运量、高密度的方向发展,对轨道结构提出了更高的需求。轨道结构在列车荷载作用下的受力特性与轨道部件尺寸、材料参数等有关。在已有研究基础上,充分结合朔黄铁路现场实测数据,采用有限元方法建立重载铁路轨道结构仿真模型,计算分析了不同轴重及不同轨道参数下的重载铁路轨道结构的受力特性(包括钢轨、轨枕、道床、路基面的弯矩、应力、变形等)。研究结果表明:列车轴重对钢轨位移与应力影响最大;采用Ⅲ型轨枕、减小轨枕间距有利于减小轨道结构受力;道床弹性模量对钢轨位移影响较大,而道床厚度对受力特性影响较小。     

车辆-轨道耦合动力学在轨道下沉研究中的应用

将车辆-轨道耦合振动模型和轨道累积下沉计算模型相结合,以轨道结构动力学响应参量和轨面高低不平顺状态变化作为两者间的联结纽带,从车辆-轨道耦合动力学角度研究了轨道的下沉变形特性.研究结果表明,随着轨道动荷载重复作用次数的增加,轨道下沉量逐渐累积;轨面初始不平顺对轨道下沉变化影响较大;受轨道累积下沉的影响,轮轨力、轨道结构响应加大.     

轨道参数对轨道系统导纳特性的影响

利用轨高频振动模型预测了各在数对轨道系统导纳特性的影响,结果表明：道床刚度、轨枕质量和轨枕垫刚度是影响轨道系统二阶共振频率以下共振和反共振的主要因素,随着床刚度增加,或轨枕质量减小,或轨枕垫刚度增加,第一、二阶共振和第一阶反共振频率增加,道床阻尼、轨枕垫阻尼主要影响第一、二阶共振和第一阶反共振振幅,阻尼越大,共振峰值和反共振谷值越平缓。轨枕跨度的变化,最主要要影响与跨相关振型的振动,如第二阶反共振、第三阶和反共振频率 ,其共振或反共振频率随机枕跨距增是降低。     

基于离散元分析的高速铁路桥上轨枕选型

为合理选择高速铁路桥上有砟轨道轨枕形式,在轨枕形式的综合调研基础上,采用PFC 3D离散元软件,建立了Ⅲ型轨枕、宽轨枕、梯子式轨枕和框架型轨枕的轨枕-道床模型,对高速铁路桥上有砟轨道结构进行了数值分析.结果表明:4种轨枕都具有较大的轨道框架刚度,具备持久保持轨道几何形位和稳定性的能力;宽轨枕和框架型轨枕与道床的接触力分布较均匀,最大接触力也较小,比Ⅲ型轨枕更适用于高速铁路桥上有砟轨道结构.但考虑到框架型轨枕的优势不明显以及尚未开发相应的养护维修设备,建议高速铁路桥上有砟轨道采用宽轨枕.      

轨道结构设计的计算机方法

详细论述了美国肯塔基（KENTRACK）轨道模型的分析方法，肯塔基模型将轨道结构处理成材料非线性的三维问题，利用单个荷载对有限根轨枕的响应及叠加原理，得到了多个荷载作用下轨道结构的挠度矩阵，KENTRACK程序系统采用了两个破坏准则作为设计依据；一是控制道床底部出现的最大拉应力或拉应变；二是控制道床最大永久沉降或最大竖向压应力，控制点的应力或应变值用作轨道损伤计算，据此，可估算轨道 的设计寿命。     

用简化模型分析铁路轨道的横向动力响应

根据轨道结构的特点,建立了横向振动简化模型,以分析轨道结构的横向刚度对轨横向作用力和钢轨横向振动的影响。从计算结果可知,轨道结构的横向振动频率较低,且钢轨与轨枕的横向振动主频相接近。道床刚度对轨道的横向振动影响较大,从理论上分析了钢轨和轨枕的动力响应与轨道横向刚度之间的关系。最后建议提高轨道的平顺性,降低轨道结构的横向振动以适应快速列车的行车要求。     

高速铁路板式轨道结构参数对轮轨噪声的影响

为了降低轮轨噪声,利用轮轨噪声预测模型与软件STTIN(Simulation of Train/Track In-teraction and Noise),分析了板式轨道结构参数对轮轨噪声的影响。发现以下规律:轨下胶垫刚度大于200 MN.m-1时,轮轨噪声水平显著上升;当轨下胶垫阻尼值偏离100 kN.s.m-1时,噪声将增大;改变板下支承刚度,轮轨噪声基本不变化;增加轨道板质量,轮轨噪声降低。结果表明,轨下胶垫的刚度与阻尼是影响轮轨噪声的主要因素,而轨道板质量次之,轨道板下支承刚度对轮轨噪声基本无影响。     

首次列车通过速度60km／h的新线施工技术研究

就如何保证新线开通后首次列车能以６０ｋｍ／ｈ速度安全通过这一问题,以津浦线下行ＤＫ８０３＋２００－ＤＫ８０６＋２００河大桥扩孔式工程的施工为背景,对路基、道床和轨道结构三个方面的技术要求,特别是施工技术措施进行地深入探讨。其中包括：地基系数Ｋ３０与路基密实度标准的提出,填筑材料的试验选择,具体施工方法的应用路基沉降的观测;控制道床初期下沉量的重要性分析与有效的施工技术保证措施;新线轨道结构几何形位     

余弦型路基沉降对纵连板式无砟轨道变形与层间接触性状的影响

基于前期开发的高速铁路基础变形诱发轨道结构变形与层间接触性状演变的通用表征模型，引入余弦型路基沉降描述函数，引入用以刻画轨道-路基间接触非线性的Heaviside函数，推导余弦型路基沉降下纵连板式无砟轨道各层结构的变形方程，利用渐进性接近法求解含接触非线性的超静定方程，进而分析余弦型路基沉降对轨道各层结构变形和层间接触性状演变的影响规律。结果表明：在余弦型路基沉降区域内，轨道随路基沉降发生“跟随性”变形，当路基沉降波长一定时，轨道下沉和上拱均随路基沉降幅值的增加而增大，当沉降幅值一定时，轨道下沉随路基沉降波长的增加而增大，但上拱却减小；轨道-路基间的脱空区域及轨道的受力曲线呈左右对称，轨道整体刚度影响脱空长度和高度；当路基沉降波长为10 m时，随路基沉降幅值的增加，脱空高度和长度增长的同时，还会整体向远离沉降区方向“偏移”；当路基沉降幅值为10 mm时，需要重点关注沉降波长小于20 m的不均匀沉降。     

轨枕空吊对轨枕动态性能的影响

为研究轨枕空吊对轨枕动态响应的影响,建立了车辆-轨道垂向耦合动力学模型.假设车辆模型为多刚体系统,用Euler梁模拟离散支撑的钢轨,轨枕视为弹性地基上的Euler梁,利用显式积分法求解车辆-轨道非线性动力学方程.结果表明:当轨枕部分悬空或完全悬空时,影响轨枕最大弯矩的位置;轨枕空吊数目越多,轨枕的弯矩越大;轨枕底座的完全悬空对邻近空吊区的轨枕动态行为影响较大.     

无碴轨道动力学理论及应用

根据车辆-轨道耦合动力学理论，建立了列车与路基上无碴轨道空间耦合动力学模型．模型中将钢轨视为弹性点支承基础上的Bernoulli-Euler梁，将轨道板及混凝土底座视为弹性基础上的弹性薄板．推导了路基上无碴轨道的运动方程．用上述模型及方程分析了遂渝线无碴轨道综合试验段路基上板式轨道及过渡段的动力学性能．结果表明，快速客车、重载以及普通货车通过路基上板式轨道时，轮轨垂向力、轮轨横向力、脱轨系数、轮重减载率、以及CA砂浆和路基面动应力等动力学指标均小于许用值．该无碴（板式和双块式）轨道与有碴轨道过渡段在客运列车作用下钢轨挠度变化率均小于许用值（0．300mm／m），在货物列车作用下略大于许用值．     

快速线路轨道刚度合理值的研究

轨道动态几何形位直接对行车安全、轮轨作用力、车辆振动产生影响.轨道动态几何形位的变化与众多因素相关.轨道刚度变化同时影响着轮轨动荷载和轨道动态几何形位的变化.将沪宁线轨检车实测动态不平顺输入动力仿真软件,分别计算不同垂向和横向刚度时的轮轨动轮载和钢轨的垂向、横向动位移,并改变车辆速度和输入不平顺的大小,分析轨道不平顺、轮轨动荷载和钢轨动位移之间的关系.利用正态分布的原则统计不同状态下动轮载和动位移的最大值,分析对比钢轨动态变形和轮轨动荷载随刚度和速度的变化趋势,提出了合理的轨道刚度取值范围,并分析了初始不平顺大小对轨道动态位移的影响.     

谐振式轨道电路电气绝缘节在无碴轨道中损耗的研究

无碴轨道谐振式无绝缘轨道电路传输距离的缩短,直接影响行车安全。为达到延长轨道电路传输长度的要求,通过分析和计算对电气绝缘节在轨道电路中损耗进行了研究。     

长枕埋入式无碴轨道对谐振式轨道电路传输

对长枕埋入式无碴轨道泄漏电阻和感应阻抗对谐振式轨道电路传输特性的影响进行了分析,通过科学方法进行了测算,并提出了相应的解决方案,而且通过试验进行了验证,使得谐振式轨道电路在长枕埋入式无碴轨道上传输特性的改善有了科学依据.     

轨面短波不平顺对轮轨力影响的研究

轨面短波不平顺是轮轨作用力的主要影响因素。通过分析实测轨面短波不平顺数据,利用仿真计算研究不同轨面不平顺、不同运行条件下的车辆动力响应,比较分析动力响应计算结果有利于了解短波不平顺对运行列车的安全性和稳定性的影响。最后的结果分析为现场轨面短波不平顺的维修养护控制值提供一定的理论依据,并建议了轨面不平顺的控制值。     

重庆轻轨PC轨道梁的运架施工技术

介绍采用自行研制的JQ60型架桥机和YL60型运梁车架设安装重庆轻轨较新线PC轨道梁.重点阐述了架梁方案比选以及小半径曲线PC轨道梁的运架、大横坡段梁片的运架、长大纵坡段梁片的运架等关键技术.为国内外的PC轨道梁的架设提供了新的模式和参考.     

Dynamics Performance of Subgrade-Tunnel Transition on Chongqing-Suining Ballastless Track

Experiments were conducted on China railway high speed electrical multiple units (EMUs) CRH2 and freight car C80 on Chongqing-Suining high-speed ballastless track. Based on the experimental results, the dynamics performance of cement concrete transition and cement stabilized aggregate transition was analyzed. The results show that the dynamic stress, vibration displacement, vibration velocity, vibration acceleration and other vibration parameters vary steadily on the profile section of transitions, and that at the adjoining position between subgrade and tunnel portal, cement concrete transition has gradual hardness change, whereas cement stabilized aggregate transition exhibits good elasticity, small shock, and small dynamic effect of the cars.     

单双线区段通过能力计算方法研究

在单线区段的困难区间修建双线插入段或双线区间是增强区段通过能力和提高列车旅行速度的有效措施.修正了"外包区间"的概念、提出了"双插段单元"和"双线区间单元"(统称"双线单元")以及在双线单元实现列车双通过周期适应范围的概念;指出双线单元的通过能力是取决于区段条件的变量,取得最大通过能力的基本特征是单元内各区间的周期相等,双线单元只能在一定的运行图周期范围内实现列车双通过且适应的周期范围对于单元上行方向和下行方向一般是不一致的.在这一研究的基础上提出了单双线区段通过能力的计算方法.研究结论可以为单线区段扩能提速设计和单双线区段运营组织提供理论依据.     

GTJT-6型轨道板自动精调设备的研制

轨道板自动精调设备是对无砟轨道CRTSⅡ型、CRTSⅠ型轨道板的高程、水平位置进行精调作业的专用设备。主要介绍了GTJT-6型板式无砟轨道轨道板自动精调设备的结构组成、工作原理、特点及其主要配件选型。联调试验表明:此轨道板自动精调设备自动化程度高,能够大大提高轨道板精调作业的速度和精度,相邻轨道板承轨台顶面相对高差及平面位置允许偏差也完全满足相关标准要求,并且能够有效降低施工成本。