有轨电车6号道岔尖轨转换有限元分析

为研究有轨电车6号道岔尖轨转换规律,应用有限元软件建立了有轨电车槽型轨尖轨转换模型,分析滑床板摩擦系数、钢轨密贴段刚度、扣板横向刚度和抗扭刚度、扣板位置对尖轨转换过程中尖轨牵引点转换力和最大不足位移的影响。结果表明:随着滑床板摩擦系数的增加尖轨牵引点转换力和最大不足位移均增加,大致呈线性增长趋势;尖轨从反位扳到定位时牵引点转换力与密贴段刚度取值无关,尖轨从定位扳到反位时密贴段刚度较小的情况下尖轨牵引点转换力不发生改变,密贴段刚度达到1 000 k N/m并继续增加时尖轨牵引点转换力急剧增加;随扣板横向刚度和抗扭刚度的增大尖轨牵引点转换力增加,不足位移变化较小;扣板距尖轨跟端越远尖轨牵引点所需转换力越大,尖轨最大不足位移越小。     

滑床板摩擦力对尖轨不足位移的影响

为解决道岔尖轨不足位移问题,根据尖轨的特殊结构外形、受力特性和扳动机理,建立尖轨不足位移计算仿真模型,分析不同滑床板表面摩擦系数取值下尖轨不足位移的变化。结果表明:摩擦力是导致尖轨产生不足位移的主要原因;尖轨不足位移随滑床板摩擦系数的增加而增大,基本成线性递增关系;最后牵引点距尖轨跟端间间距越大,摩擦系数对不足位移的影响也越大。减小摩擦力和优化牵引点间距能够较好地控制尖轨不足位移。提出设置滚轮式滑床板方案,将轨底与滑床板间的滑动摩擦转化为滚动摩擦,并优化滚轮式滑床板布置方式,进一步减小了尖轨不足位移。     

可动心轨转换锁闭力仿真研究

为优化高速道岔可动心轨转换扳动力计算,基于有限元理论分别建立可动心轨轨腰作用力计算模型和外锁闭装置受力计算模型,提出一种计算可动心轨锁闭装置锁闭力的方法。以高速18号单开道岔及外锁闭装置为研究对象,比较心轨转换过程中锁闭力与既有研究心轨轨腰力的差异,探究夹异物大小、位置及滑床板摩擦因数对心轨转换锁闭力的影响。研究结果表明:外锁闭装置对心轨转换影响显著,锁闭过程求解所得锁闭力远小于心轨轨腰作用力;当某牵引点处或该牵引点附近存在夹异物时,对该牵引点处的锁闭力有较大的影响,对其他牵引点的锁闭力影响较小;锁闭力随夹异物尺寸的增加而明显增大,牵引点处夹异物大于4 mm时将导致2个牵引点无法转换到位;牵引点处锁闭力随滑床板摩擦因数的增加而增大。     

提速道岔用改进型滑床板的结构研究

研究目的:针对提速道岔用滑床板存在扣压力失效、弹片与销钉出现裂纹、滑床台板表面阻力大、轨距调整困难等问题,改进和优化了提速道岔用滑床板的结构.研究结论:研制的改进型滑床板一方面能持久、可靠地扣压基本轨内侧,保持扣压力的恒定,另一方面能够方便、灵活地配合基本轨进行轨距调整;另外,滚轮滑床板减小了道岔转换阻力,降低了尖轨的不足位移,能确保道岔的转换可靠,满足了铁路快速发展对道岔滑床板的使用要求.     

高速道岔心轨扳动力和不足位移控制研究

为了控制高速道岔心轨扳动力和不足位移,根据双肢弹性可弯心轨的特殊结构外形、受力特性和扳动机理,建立心轨转换仿真模型,以42号道岔为例分析不同牵引点布置方式下心轨扳动力和不足位移的变化规律.计算结果表明:牵引点扳动力随摩擦系数的增大基本成递增关系,扳动力的很大一部分用于克服滑床板的摩擦力;采用减摩措施、增设牵引点可以减小扳动力和不足位移;在最后一牵引点至跟端间设置反变形,可使不足位移控制在客运专线要求之内.     

客运专线桥上纵连式无砟道岔伸缩力与位移影响因素分析

以武广客运专线雷大特大桥铺设CRTSⅡ型纵连式无砟道岔为例,将一组客专18号渡线、CRTSⅡ型板式无砟轨道、桥梁、墩台视为一个系统,建立了岔-板-梁-墩一体化计算模型,分析了道岔、道床板、桥墩的受力和变形规律,以及道床板伸缩刚度、滑动层摩擦系数、固结机构等对各部分变形的影响。分析结果表明:基本轨伸缩附加力和纵向位移随道床板纵向伸缩刚度的减少而越大,道岔传力部件受力随道床板伸缩刚度减小而明显减小;滑动层失效不会对轨道结构的变形造成较大影响,但对墩台和固结机构受力不利;大跨桥上有必要设置固结机构,取消固结机构对基本轨位移变化及桥梁墩台受力不利。     

9号单开道岔尖轨扳动力及不足位移计算分析

为保证9号道岔牵引点位置、牵引点动程、转辙机选取等的合理性,建立了尖轨扳动力的计算模型,对尖轨扳动力及不足位移进行计算分析。结构表明:9号道岔尖轨不足位移较小,为非控制因素;尖轨扳动力较大,为控制因素,主要受尖轨跟端扣件刚度、尖轨跟端扣件组数、滑床台摩擦系数和牵引点动程的影响;当将尖轨跟端设置3组扣件,第一、二牵引点的动程分别设置为160 mm和70 mm时,尖轨扳动力、不足位移和最小轮缘槽宽都符合要求。     

简支梁桥上无缝道岔温度力与位移影响因素分析

将道岔、梁和墩台视为一个系统,建立简支梁桥上无缝道岔的有限元模型。根据变分原理和“对号入座”法则建立有限元方程组。以铺设一组43号道岔的18跨32 m混凝土简支梁桥为例,研究影响简支梁桥上无缝道岔受力与位移的因素,如支座布置形式、轨温变化幅度、梁温差、扣件阻力、道床阻力、限位器间隙、岔枕刚度、限位器位置、梁跨长度和桥墩刚度等。计算结果表明,简支梁桥上无缝道岔在温度荷载作用下,钢轨温度力在限位器处和限位器前梁端处同时出现两个峰值;与桥上无缝线路相比,桥上无缝道岔桥墩处的最大受力显著增大;当梁与导轨同向伸缩时,岔区内钢轨位移较大;限位器应布置在梁跨中部;限位器间隙对桥上无缝道岔的受力与位移有双重影响;岔区内钢轨的受力与位移随桥墩刚度增大而减小;岔区内采用较大的扣件阻力和道床阻力,岔区外采用较小的扣件阻力和道床阻力,可以降低钢轨附加温度力。     

扣件纵向阻力对地铁道岔力学特性的影响研究

研究目的:扣件是地铁道岔关键传力部件,其纵向阻力对道岔各钢轨的受力与位移有着重要影响。为明确不同扣件轨下垫板、不同纵向阻力下地铁道岔的纵向力学特性,对其扣件进行试验及数值模拟分析。研究结论:(1)相比橡胶垫板,采用聚酯垫板时,道岔基本轨纵向位移减小13%以上,尖轨纵向位移减小2%左右,道岔各钢轨纵向受力变化不大;(2)随着扣件纵向刚度的增加,道岔结构的纵向位移和基本轨纵向受力逐渐减小,虽然导轨温度力略有增大,但增幅很小,不会影响结构安全性;(3)在地铁道岔中采用聚酯垫板并适当增大扣件纵向刚度是合理的优化方向;(4)本研究成果可用于地铁道岔扣件轨下垫板选型以及阻力优化设计。     

新型相离型曲线尖轨9号道岔的扳动力分析

采用有限元方法,建立新型相离型曲线尖轨9号道岔的扳动力计算模型,分析摩擦系数、尖轨动程、尖轨与滑床板密贴、道岔轨底坡等取决于安装及维修状态的因素,以及对尖轨扳动力和不足位移的影响.提出在铺设及养护维修过程中应注意的事项.探讨9号道岔取消第2牵引点的可行性,认为在目前的尖轨结构下保持2点牵引较为可靠.     

高速道岔尖轨转换锁闭力计算分析

为优化高速道岔尖轨转换扳动力的计算,应用有限元方法分别建立道岔尖轨轨腰力计算模型与外锁闭装置受力计算模型,提出一种计算高速道岔尖轨转换锁闭力的方法。以高速铁路18号单开道岔及新外锁闭装置为例,探究锁闭装置对尖轨转换计算的影响,揭示尖轨转换锁闭力随夹异物大小、夹异物位置变化的规律。结果表明,新外锁闭装置对尖轨转换计算产生的影响不容忽视。尖轨转换锁闭力在密贴尖轨锁闭过程中其最大锁闭力与既有的尖轨轨腰力相比可降低约21%;当牵引点处存在夹异物时,该牵引点处的锁闭力随夹异物尺寸的增加而明显增大,但对其他牵引点处的锁闭力影响较小;夹异物尺寸越大,外锁闭装置从开始锁闭至达到最大锁闭力所需的锁闭杆位移越大。     

50kg/m钢轨12#混凝土轨枕道岔的技术改造

大秦线二期工程铺设的50kg／m钢轨12#混凝土轨枕单开道岔出现了多种病害，如特辙部分的基本轨与滑床板、滑床板与轨撑、轨撑与基本轨之间出现缝隙，挡肩窜出，尖轨中间部位的轨距超限，扣件扭矩不足等。针对这些病害，对道岔的主要部件进行更换和改进设计，收到了预期的效果。     

滑床台摩擦系数对双肢弹性可弯心轨扳动力及不足位移影响的计算分析

考虑心轨的特殊结构外形,以及转换过程中的一些线性和非线性因素如顶铁力、密贴力、跟端扣件扣压力等的作用,以UIC60D双肢弹性可弯心轨为例,建立有限元模型,采用ANSYS程序计算分析了心轨的扳动力及不足位移受滑床台摩擦系数影响的规律。     

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。     

75kg/m钢轨12号高锰钢固定辙叉单开道岔刚度均匀化设计研究

重载铁路道岔的不均匀刚度势必加剧轮轨相互作用,影响列车运行稳定性的同时引发严重的道岔部件伤损。在充分考虑扣压件、铁垫板及板下胶垫、钢轨类型、滑床台等影响因素的基础上,应用有限元法建立了75 kg/m钢轨12号固定辙叉单开道岔的轨道刚度计算模型。轨道刚度分布规律的分析结果表明,道岔横向和纵向均存在较大的刚度不平顺。为消除这种不平顺,探讨了均匀道岔轨道刚度分布的扣件刚度设置方式,在采取相应均匀化措施后,直、曲基本轨下整体刚度沿线路纵向基本呈水平分布。运用超弹性有限元方法对固定辙叉重载道岔的板下胶垫进行设计,优化方案既保证了胶垫强度又便于刚度调整的实现。     

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。     

弹性长枕无砟轨道垂向动力学计算分析

建立弹性长枕无砟轨道的梁—梁—板模型,计算垂向位移、加速度与行车速度的关系,扣件瞬时上拔力与行车速度的关系,垂向位移、加速度与扣件、枕套和路基刚度的关系,垂向位移、加速度与长枕、道床板质量的关系等;分析无砟轨道弹性长枕在不同扣件、枕套、地基刚度和不同弹性长枕、道床板质量下的动力响应;找出扣件、枕套、地基刚度及弹性长枕、道床板质量与垂向速度、加速度、轨枕侧滚等的关系。在弹性长枕、道床板质量和扣件、枕套、地基刚度不变情况下,计算列车不同速度下各垂向动力响应,找出列车速度与垂向位移、加速度的关系。     

提速道岔可动心轨滑床板受力特性的试验研究

针对现有可动心轨提速道岔心轨滑床板的上表面普遍出现台阶的现象,对心轨滑床板受力进行了现场测试和理论分析。结果表明:导致滑床台出现台阶的主要原因是列车速度高,心轨和滑床台为刚性接触,滑床台承受了过大的冲击力所致。根据其受力特点,设计并在现场采用了弹性滑床板。事实表明,使用弹性滑床板后,减小了心轨下刚度,改善了心轨滑床板中所受的振动冲击。     

高速铁路温度场作用下桥上无缝道岔与桥梁相互作用研究

采用通用有限元软件MIDAS/CIVIL建立郑西客运专线渭南北站桥上单开和渡线无缝道岔—桥梁有限元模型,研究温度场作用下无缝道岔与桥梁的相互作用。结果表明:在温度荷载作用下,单开道岔和渡线道岔区钢轨的纵向位移远大于横向位移,最大横向位移约为1~2mm,最大纵向位移约为20~30mm,但均小于钢轨位移允许限值40mm;单开道岔和渡线无缝道岔区钢轨的最大温度纵向力分别为1 303和1 340kN,均发生在连续梁梁缝附近约20m范围内,因此应加强该区域钢轨的监测和养护,防止出现夏季胀轨、冬季断轨的现象,且建议在梁缝处适当减小扣件阻力;单开道岔和渡线道岔区梁体的横向位移非常接近且均较小,最大值分别为2.7和2.8mm,但梁体的纵向位移差异较大,最大值分别为5.3和26.8mm,且均发生在梁端部;无缝道岔区钢轨的温度变形对桥梁的纵向和横向位移影响均很小,梁体均匀温升是引起梁体变形的主要原因,因此桥梁的养护维修可不必过于关注道岔区温度力的影响。     

尖轨轨下采用弹性滑床板对轮轨动力性能影响

通过建立道岔垂向几何不平顺及刚度不均匀激扰模型 ,运用车辆 轨道耦合动力学理论 ,模拟计算了提速列车对提速道岔的动力影响。详细比较了提速道岔尖轨轨下采用弹性滑床板后提速列车对提速道岔的动力作用性能 ,并进行了实验验证。结果表明 ,提速道岔尖轨轨下采用弹性滑床板后可大大减轻基本轨至尖轨区过渡段轮 /岔垂向相互作用 ,有效地改善道岔的动力性能 ,延长滑床板及道岔的使用寿命。