遂渝铁路无碴轨道工程技术创新研究与实践

2004年,铁道部决定建设遂渝铁路无碴轨道试验段,系统试验研究无碴轨道结构、轨道电气特性、扣件系统、路桥线下工程、100m长定尺钢轨铺设、无碴轨道施工及长期测试等关键技术,通过成区段铺设无碴轨道并进行实车试验,取得无碴轨道工程成套技术和科学数据。遂渝铁路无碴轨道试验段有目的地设计了CRST-I型平板式、框架型板式、纵连板式轨道和CRST-II型双块式无碴轨道等多种类型。试验段于2007年1月进行了实车试验,动车组试验最高速度232km/h,货物列车最高试验速度141km/h。这标志着我国铁路具有自主知识产权的无碴轨道试验段建设成功,并为我国客运专线无碴轨道技术再创新打下了基础。     

城市轨道交通高架桥梯形轨枕轨道降噪性能试验分析

通过在北京地铁5号线高架桥梯形轨枕轨道试验段上进行的现场噪声测试,对比分析列车通过梯形轨枕轨道和簿通板式轨道时桥梁附近的噪声,研究梯形轨枕轨道的噪声频谱特性及随列车速度变化的规律.测试结果表明:梯形轨枕轨道的降噪能力明显优于普通板式轨道,从时域看,噪卢随符列车速度的增加而增加.但足梯形轨枕轨道的噪声值比普通板式轨道低;...     

成灌铁路板式轨道弹性减振垫的试验研究

成灌铁路曾在CRTS Ⅰ型板式无砟轨道CA砂浆层下设置了弹性减振垫.为评价减振垫的应用效果,分别在铺设和未铺设减振垫地段选取试验段做对比试验.测试结果表明,减振垫以下的结构减振效果明显.     

高速铁路WJ-7、WJ-8型扣件减振性能试验研究

在同时使用WJ-7、WJ-8型扣件的高速铁路无砟轨道线路上,进行现场锤击试验和线路动态行车试验,获得2种扣件轨道跨中轨头、扣件上方轨头以及轨道板振动响应结果,评估2种扣件系统减振效果。力锤敲击试验结果表明WJ-8型扣件轨道垂向振动衰减量比WJ-7型扣件轨道高20 dB左右。高速列车通过时,WJ-8型扣件轨道对钢轨振动有更好的衰减,主要由于CRTSⅡ型板式轨道为纵连式,CRTSⅠ型板式轨道为弹性支承单元板式,结构差异较大。研究结果可为高速铁路轨道结构减振方式的优化、设计、研究提供参考。     

广深港客专福田站轨道减振效果现场测试及分析

对广深港客运专线福田站CRTSⅠ型减振型板式无砟轨道的减振效果开展了现场测试,测试结果表明:对于4~200Hz范围内各频带的振动分量,减振轨道断面各测点较非减振轨道断面被显著削减,且较高频率振动分量的削减量较较低频率振动分量的大;现场选取的两个测试断面,减振轨道断面的地面铅垂向计权加速度振级较非减振轨道断面的减小了5.5~6.5d B;福田站采用CRTSⅠ型减振型板式无砟轨道之后,沿线环境振动可满足《城市区域环境振动标准》(GB 10070-1988)所规定居民、文教区振动昼间小于70d B,夜间小于67d B的要求,达到了预期的减振效果。     

不同减振垫刚度下板式轨道减振特性研究

板式减振垫轨道能降低列车运营对周围环境的影响,确保城市轨道交通引起的振动满足环保要求,在高等减振设计中普遍采用。基于轮轨耦合作用,建立城轨列车-板式减振垫轨道-下部基础有限元模型,对不同减振垫刚度下板式轨道结构进行模态、谐振分析,并对其减振性能进行研究。研究表明:(1)减振垫轨道结构的固有频率随着减振垫刚度的增大而增大,振型包括轨道板的平动、转动、弯曲和钢轨的侧翻、扭转;(2)钢轨至轨道板的传递损失集中在15~30 d B,而轨道板至基底的传递损失峰值达51 d B;(3)车体加速度、轮轨垂向力、钢轨加速度、基底垂向加速度随着减振垫刚度的增大呈增大趋势,而钢轨位移、轨道板加速度和位移呈减小趋势;(4)板式减振垫轨道在25~100 Hz频段的减振效果较好,特别是1/3倍频程中心频率63 Hz处,插入损失达24 d B;在1~25 Hz频段的减振效果一般,而且局部频段出现振动放大的情况。     

350km／h客运专线CRTSⅠ型板式无砟轨道施工关键技术

研究目的:武广客运专线武汉综合试验段CRTSⅠ型板式无砟轨道,是我国首次整区段铺设的速度350 km/h的板式无砟轨道结构形式.通过对施工测量、轨道板精调、砂浆制备与灌注等关键技术的研究,总结出一套有效适合国情的Ⅰ型板式无砟轨道施工工艺和与之相配套的施工设备,为今后类似工程施工提供借鉴.研究结论:通过试验段的初步动车试验,速度达到351 km/h,试验验证CRTS Ⅰ型板式无砟轨道施工技术是成功的.采用三角规和小型龙门架对轨道板进行精调速度快、精度高,调整后的轨道板板顶面高程偏差小于1 mm,轨道板中心线与凸形挡台中心线偏差小于1 mm,轨道板与挡台的间隙差小于5 mm,两轨道板的高低和方向平顺性均小于2 mm,该项技术可在CRTSⅠ型板式无砟轨道施工中推广应用.     

高速铁路减振无砟轨道关键技术研究

在系统总结多条高速铁路环境振动的基础上,建议高速铁路减振无砟轨道自振频率需小于22 Hz;参考既有规范,推荐钢轨最大位移不大于2. 5 mm。采用钢轨最大容许位移和轨道结构自振频率作为减振垫刚度和轨道板厚度的控制指标,给出减振垫刚度和轨道板厚度的取值范围。采用静力、动力有限元方法,分析不同的减振垫铺设方式下轨道结构的力学性能,并结合减振轨道经济性能,选用了条铺的方式。提出中国标准板式减振无砟轨道条铺尺寸、减振垫刚度、轨道板厚度和相应的施工工艺。在国家铁路试验线建立试验段进行现场试验,验证了在减振垫等效刚度保持一致的情况下,条铺和点铺减振性能较为一致,并验证了基于条铺的中国标准板式减振轨道施工工艺具有可靠性,达到了预期减振效果,提高了减振轨道经济性能。     

城市轨道交通宽枕板式固化道床轨道结构动力特性

以乌鲁木齐城市轨道交通1号线为依托,设计宽枕板式聚氨酯固化道床轨道结构,并进行动力特性和减振性能研究。结果表明:与无砟轨道结构相比,宽枕板式聚氨酯固化道床轨道结构在列车振动荷载作用下会产生迟滞弹性变形,有利于能量耗散,轮轨垂向力均值及峰值分别减少17.9%和9.8%;无砟轨道结构脱轨系数在0.04～0.22范围内,而宽枕板式聚氨酯道床轨道结构脱轨系数在0.03～0.08范围内,行车稳定性更高;与无砟轨道结构相比,宽枕板式聚氨酯固化道床轨道结构的Z振级插入损失为8.1 dB,最大插入损失为11.18 dB,对应中心频率为40 Hz,具有较好减振性能。     

地铁运营条件下新型板式轨道设计研究

在分析地铁现浇整体道床轨道不足的基础上,结合我国高速铁路板式轨道实践经验,提出了适用于地铁运营条件的新型板式轨道结构方案,该结构可统一减振地段与普通地段的轨道结构形式,方便施工及后期养护维修。在开展轨道板、自密实混凝土层、减振垫等部件设计研究基础上,铺设了现场试验段并进行了动力测试评估,验证了新型板式轨道结构方案的可行性,为工程化应用提供技术支撑。     

地铁提速对减振垫浮置板轨道振动特征的影响分析

为研究地铁列车提速对减振垫浮置板轨道的振动特征的影响,对比分析地铁列车行车速度为80 km/h和120 km/h工况下减振垫浮置板轨道时域和频域的实测结果。分析结果表明:行车速度对减振垫浮置板轨道结构垂向位移的影响不大;行车速度为120 km/h的工况下钢轨、浮置板、隧道的振动加速度1/3倍频程的峰值较行车速度为80 km/h的工况下的峰值分别有6.2、2.8、0.5 dB的增大;分频段分析各测点振动加速度综合振级,结果显示:在0~20 Hz与20~80 Hz频段内,只有钢轨的振动加速度综合振级增长超过5%,浮置板与隧道振级变化均小于2.5%,在80~120 km/h速度范围内,行车速度的提高对减振垫浮置板轨道隧道振动的影响并不明显。     

地铁轨道道床减振垫减振性能研究

道床减振垫已在郑州地铁轨道上得到了实际应用。通过进行轨道静态锤击试验及在车辆正常运行条件下的轨道动态变形和振动测试,分析道床减振垫的减振性能。结果表明:道床减振垫实际应用时的固有频率为25.4 Hz,道床减振垫竖向振动频率在250 Hz、横向振动频率在100 Hz处的振动衰减趋势较大;在20~400 Hz频率范围内,采用道床减振垫相对于不采用道床减振垫的平均减振量为24.4 dB;在车辆正常运行条件下,轨道的动态变形满足列车安全运行的要求,隧道壁的竖向振动相对于不采用道床减振垫减少了15.7 dB;在静态和动态测试条件下,采用道床减振垫的减振量基本一致,具有较好的减振效果。     

浸水条件下减振型板式无砟轨道系统性能试验研究

为研究在浸水条件下减振型板式无砟轨道系统的减振性能和CA砂浆充填层的力学性能随不同疲劳强度的演变规律,开展浸水后减振型板式无砟轨道系统的疲劳加载试验。研究结果表明:在浸水条件下,减振型板式无砟轨道系统在疲劳加载500万次后,各部件功能稳定,系统疲劳性能良好;钢轨→承轨台→轨道板→地面的加速度衰减较为明显,加速度传递率保持稳定不变,轨道系统减振性能保持良好; CA砂浆充填层劣化程度与表面受荷情况有关,CA砂浆充填层受荷越大,其疲劳后抗压强度和抗折强度越低。     

CRTSIII型板式无砟轨道减振层合理弹性模量研究

阐述CRTSIII型板式无砟轨道结构的减振措施,运用有限元软件ABAQUS建立CRTSIII型减振板式无砟轨道系统垂向静力计算模型。从轨道板拉应力变化、底座板拉应力变化和橡胶垫层应力变化分析模型计算参数;分析CRTSIII减振型板式无砟轨道减振层合理弹性模量的取值范围;建议选取弹性模量大于100MPa、小于300MP＆,可兼顾轨道板、底座板、减振层等各项力学性能指标。     

减振型板式无砟轨道轨道板受力分析研究

介绍减振板式无砟轨道的结构组成和计算参数,建立了梁体有限元计算模型,计算分析了列车荷载作用下减振板式无砟轨道的受力,考虑轨道板受温度梯度荷载、桥梁挠曲变形,在制造、运输和施工时对减振轨道板的受力影响,对轨道板在这些因素下的受力进行了分析,为结构设计提供计算依据.     

客运专线减振型CRTSⅠ型板式无砟轨道凸形挡台设计计算研究

针对减振型CRTSⅠ型板式无砟轨道的凸形挡台进行受力分析和计算,考虑了列车荷载的纵向力、横向力即温度力等对凸形挡台的受力影响,并分别推导出了这些荷载影响因素对凸形挡台受力的计算公式。最后对减振型板式轨道的凸形挡台进行受力计算和结构设计,给出了凸形挡台的结构配筋方式。     

地铁减振板式轨道动力测试与减振特性研究

地铁减振板式轨道作为一种新型轨道结构,具有质量高、施工快、维修少等特点,在地铁线路中逐渐得到推广应用。为揭示地铁板式轨道减振效果,选取天津地铁5号线板式轨道、现浇整体道床断面,采用现场试验和数值模拟方法,对其动力学行为和减振特性进行研究。结果表明:与现浇整体道床相比,地铁板式轨道降低了轮轨横、垂向力和安全性指标,有利于行车安全;由于板式轨道整体刚度较低,钢轨垂向位移略有增加;板式轨道与整体道床结构振动由上至下依次减小,且板式轨道减小幅度更为显著;与现浇整体道床相比,除轨道板振动加速度增大外,其余结构加速度均一定程度减小;板式轨道隧道壁处时域上减振明显,频域上全频段减振,最高减振达16.92 dB。     

CRTSⅢ型板式无砟轨道减振层合理弹性模量研究

阐述CRTSⅢ型板式无砟轨道结构的减振措施,运用有限元软件ABAQUS建立CRTSⅢ型减振板式无砟轨道系统垂向静力计算模型。从轨道板拉应力变化、底座板拉应力变化和橡胶垫层应力变化分析模型计算参数;分析CRTSⅢ减振型板式无砟轨道减振层合理弹性模量的取值范围;建议选取弹性模量大于100 MPa、小于300 MPa,可兼顾轨道板、底座板、减振层等各项力学性能指标。     

车辆作用下板式轨道动力分析模型及验证

基于车辆-轨道耦合动力学理论;采用多刚体动力学理论建立车辆系统动力学方程;以梁-板-板有限元模型模拟板式轨道;通过轮轨关系将车辆系统和板式轨道系统联系在一起;建立车辆-板式轨道耦合动力学模型。采用德国高速低干扰谱作为轮轨激励进行板式轨道动力学仿真分析。车辆参数按200 km/h动车组选取;轨道参数参照遂渝线板式轨道结构选取;计算多种车辆运行速度下板式轨道的动力响应;并与遂渝线无砟轨道综合试验段动力学测试结果对比。仿真计算结果与试验数据吻合较好,表明该模型正确可靠,可用于研究车辆荷载作用下板式轨道的动力学问题。     

高速列车荷载作用下水泥乳化沥青砂浆层的应变速率研究

水泥乳化沥青砂浆主要承受列车垂向荷载,且处于动态加载过程。为研究CRTSⅠ型板式无砟轨道CA砂浆层的应变速率,基于车辆-轨道耦合动力学理论,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立列车-CRTSⅠ型板式无砟轨道-路基垂向耦合振动模型,研究CA砂浆层的应变速率及其影响因素。结果表明:路基上板式无砟轨道CA砂浆层的应变速率大于其他基础。随着CA砂浆层和列车速度的增加,CA砂浆层的应变速率增大。CRTSⅠ型板式无砟轨道CA砂浆层的应变速率在4.763×10-3/s~2.025×10-2/s范围内变化。与仿真得到的应变速率相比,规范规定的应变速率不能完全反映CA砂浆层的实际应变速率。