基于SIMPACK和ANSYS联合仿真的胶粘道砟过渡段动力学特性研究

为了研究胶粘道砟过渡段动力学特性,基于SIMPACK和ANSYS联合仿真,建立将无砟轨道、胶粘道砟、有砟轨道三种不同轨道结构连接起来的完整过渡区段,组成车辆-轨道下部基础空间耦合分析模型,对胶粘道砟过渡段的动力学特性进行系统研究,并探讨速度的影响。结果表明:胶粘道砟过渡段能够使轨道刚度平顺过渡,但列车从无砟轨道运行到胶粘道砟过渡段时加速度仍会剧烈变化,所以建议在靠近胶粘道砟过渡段的无砟轨道采用具有一定减振作用的扣件。     

铁路有砟道床聚氨酯固化技术的发展及应用

道床弹性固化技术是解决有砟轨道稳定性差、养护维修工作量大,以及高速铁路飞砟等问题的主要技术途径。论文介绍了聚氨酯材料道砟粘结和固化道床技术的作用机理、发展历史、试验研究及应用现状,分析了两种道砟固化技术在我国高速和重载铁路上的应用范围、前景和发展方向。     

中欧高速铁路有砟轨道道床参数的比较与分析

对中国和欧洲高速铁路道砟材质和道床断面尺寸,以及飞砟防治措施等方面进行分析对比,比较结果表明,部分标准内容略有差异,对于中欧不同的道砟试样采样和测试方法,需要进一步通过试验研究进行分析,对高速铁路有砟轨道设计提出建议。     

铁路道砟材质选型分析与建议

我国铁路覆盖范围广,沿线所处地质环境复杂、气候多变,铁路运维面临巨大挑战。有砟道床作为铁路重要组成部分,其养护维修一直以来倍受关注,然而,岩石材料具有多样性和分布不均衡性,且我国道砟材质标准及选型较为单一,并未考虑地质及气候环境等因素,给铁路建设及运维带来一系列问题。针对此,总结世界各国道砟选型方式及方法,对比复杂环境道砟材质选型标准,归纳新型道砟材料,并且解释了标准中用于道砟性能量化的指标及其试验方法。对比各国所道砟材质及其配套的选型标准,得到以下主要结论：(1)针对我国现有道砟规范问题,可以考虑根据铁路沿线地质和气候等因素选择道砟材质;(2)目前仍没有方法可以快速、准确并且不破坏道床的方式来得到道床堆积密度;(3)为实现双碳目标,在有条件的新建或改建线路上可考虑选用建筑固废、工业固废等新型道砟材料。     

铁路道砟垫标准及技术发展方向研究

有砟轨道结构约占我国铁路运营里程的75%，铺设于桥、隧等刚性基础条件下的有砟轨道存在道床振动大、劣化速率快等一系列问题。对于梁端、过渡段等特殊区段，通常还存在因有砟道床厚度不足而导致的轨下刚度大、弹性差等现象。国外对此通常采用铺设道砟垫的方式以达到增强道床弹性，减少道床劣化等目的。对比分析国内外道砟垫的相关技术标准，指出各国试验方法的差异；对道砟垫减振降噪、延缓道床劣化技术的研究进展进行分析；在此基础上提出道砟垫试验方法、减振机理、延缓劣化作用、材料创新等方面的技术研究发展方向。     

土工格栅加固铁路道砟的颗粒离散元模拟研究

研究目的:道砟是有砟轨道的关键构成,其变形累积将直接造成轨道的下沉破坏。随着列车运行速度的提高,道砟的变形对有砟轨道的行车安全性、舒适性和轨道养护维修工作量的影响也越来越大。因此,开展高速铁路道砟变形机理的研究具有重要意义。近年来,一些学者开始将土工格栅应用到铁路道砟的加固中,用以减小铁路道砟的沉降变形,但总体来说还不够成熟和完善。为进一步研究铁路道砟的变形机理及土工格栅加固铁路道砟的效果,本文以铁路道砟为研究对象,建立土工格栅加固铁路道砟的三维颗粒离散元模型,进行循环荷载作用下的数值试验,分别研究土工格栅不同安设位置、不同刚度以及不同网格尺寸对铁路道砟加固效果的影响。研究结论:(1)土工格栅加固铁路道砟效果明显,能够有效减小铁路道砟的沉降变形;(2)土工格栅安设位置不同,其加固效果也不同,当土工格栅距离模型箱底面100 mm时效果最好;(3)随着土工格栅刚度的增大,道砟的沉降变形逐渐减小,但当刚度增大到一定值后,对减小道砟沉降的作用有限;(4)土工格栅网格尺寸对铁路道砟加固效果有明显影响,但这种影响不是单调的,即存在一个合理的土工格栅网格尺寸使其加固铁路道砟的效果最好;(5)该研究成果对深入理解铁路道砟的沉降机理及土工格栅在铁路道砟加固中的应用均具有一定的参考意义。     

高速铁路有砟轨道道砟飞溅的研究与防治

通过总结高速铁路有砟轨道道砟飞溅现象产生原因和影响因素,阐述并剖析防治道砟飞溅的方法与措施,结合法国高速铁路防治道砟飞溅经验,提出防治道砟飞溅的措施:采用洁净道砟、增大道床表面道砟粒径、降低轨枕槽内道砟高度、清扫轨枕表面散砟等.通过以上措施可防止高速有砟铁路道砟飞溅现象的发生,同时指出今后可利用离散单元软件与流体软件耦合对道砟飞溅进行仿真研究.     

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。     

高速铁路飞砟防治专用聚氨酯适用性研究

研究目的:道砟飞溅是高速铁路有砟道床面临的重要问题,为防治飞砟,本文针对5种低强度防飞砟专用聚氨酯,提出一种可捣固的道床全断面表层固化方案。根据道床纵、横向阻力试验判定喷涂聚氨酯对道床的加固作用;根据风洞试验判定防飞砟性能;根据捣固测试判定可捣固性能;根据单轴无侧限压缩试验判定聚氨酯固化强度增长特征。研究结论:(1) 1号至5号聚氨酯(强度分别为1. 38 MPa、3. 70 MPa、5. 30 MPa、14. 20 MPa、27. 40 MPa)固化后,道床纵向阻力相比固化前提升约6%～16%,道床横向阻力提升约9%～17%,对道床稳定性起到了有效的提升作用;(2)采用强度最低的1号聚氨酯固化时,道床在30 m/s风速(相当于350 km/h列车通过)下并未产生道砟位移情况;(3)除5号聚氨酯强度稍大,捣固时破坏了一定数量的周围粘结,其余4种均可正常完成捣固维修,根据对比分析选取4号聚氨酯为最优;(4) 4号聚氨酯完全硬化需要7 d,可在喷涂1 d后达到最终强度的69%,2 d后达到88%;(5)本研究结果对时速350 km及以上有砟道床结构选型、养护维修具有参考意义。     

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...     

有砟轨道技术在北京市城市轨道交通地下线正线的应用研究

研究分析北京市城市轨道交通地下线正线应用有砟轨道结构技术措施。对地下线正线应用有砟轨道的结构形式、部件选型进行设计分析,并辅以模拟计算手段对道床部分典型动力特性进行分析,借鉴国铁养护维修典型年运量理论对地下线有砟轨道养护维修工作量进行分析,认为道床几何尺寸、纵横阻力等稳定性指标能够满足相关规范要求,设备选型合理可行,养护维修工作量适中,认为北京市城市轨道交通地下线正线应用有砟轨道技术具备可行性和重要意义。     

有砟道床表层胶结封闭技术

煤粉侵入会加快有砟道床板结,大幅增加运营维护成本。有砟道床表层胶结封闭技术可有效解决因煤粉侵入导致的有砟道床板结问题。采取小颗粒石子铺设与道床表层胶结相结合的方式实现了有砟道床的高效封闭,且排水功能良好。为满足天窗期养护维修要求,采用喷涂强度与柔顺性相匹配的快速固化聚氨酯使道床表层胶结。经在朔黄铁路40 m长试验段验证,道床表层胶结封闭技术的防煤粉侵入效果良好。     

弹性轨枕有碴轨道动力响应分析

利用车辆-轨道耦合动力学理论所编制的程序,计算弹性轨枕有碴轨道与普通轨枕有碴轨道在相同工况下的动力响应。通过对两种轨道动力响应的对比分析,表明弹性轨枕不仅能够提高轨道弹性,缓和列车冲击,减轻道床振动,减少道碴粉化,延长轨道维护周期,还能保持行车的安全性与平稳性。     

有砟轨道与无砟轨道垂向振动纵向传递特性差异研究

有砟轨道-无砟轨道过渡段存在大量的轨道病害问题,静力学分析与时域内的动力学分析未发现两种轨道间的差异与轨道病害间的关系。根据建立的两种轨道力学模型对比分析两种轨道结构各频段的垂向振动纵向传递特性,得出:轨道垂向振动纵向传播距离与所受荷载激振频段有关。低频段(100 Hz以下),有砟轨道的振动传播距离小于无砟轨道。中频段(100~1 500 Hz),两种轨道的振动传播距离均大幅增加,且有砟轨道的传播距离小于无砟轨道。高频段(高于1 500 Hz),两种轨道纵向传播距离随激振频率增加迅速减小,且有砟轨道的振动传播距离大于无砟轨道。为更好地实现有砟轨道与无砟轨道间动力特性过渡,建议在过渡段设计中减小轨道各部件间的差异,线路养护维修中根据线路设计速度区别控制过渡段两侧轨道几何不平顺。     

青藏铁路道床质量状态参数试验研究

碎石道床是铁路有碴轨道结构的重要组成部分,其道床密实度、道床纵、横向阻力不仅是轨道结构分析的重要参数,并且与轨道几何形位劣化和轨道养护维修工作量有密切关系。在气候条件恶劣的青藏铁路,道床密实度、道床纵、横向阻力是否达到设计要求对于保持线路的稳定十分重要。介绍了青藏铁路无缝线路试验段道床密实度、道床纵、横向阻力的试验方法和数据整理分析过程,对道床密实度、道床纵、横向阻力的测定有一定的参考价值。测试结果表明,在青藏铁路,采用合理的施工工艺和方法,按基本作业流程进行施工,道床密实度、道床纵、横向阻力均满足规范要求。     

考虑波长因素的提速线路捣固作业质量评价方法研究

捣固作业质量直接关系到线路轨道服役状态,多维度研究捣固作业后轨道几何形位的变化规律是有效提升线路捣固作业效率的关键。以某160 km/h提速干线改造工程为例,提出考虑波长因素的捣固方案,针对捣固作业后的轨道几何形位的变化,分析轨道静态不平顺数据及动态不平顺数据,研究70 m弦矢高、轨道质量指数、功率谱密度、小波变换、小波能量谱等时频分布特征,确定捣固作业前后轨道不平顺波长及幅值的变化规律。研究结果表明:考虑波长因素的捣固作业方法可以有效地改善线路的长波不平顺状态,高低不平顺的改善效果优于轨向不平顺;曲线区段改善率大于直线区段且曲线轨道质量改善率随圆曲线半径的增大而降低;线路线形得到基本控制后不能通过盲目地增加捣固作业次数来达到改善轨道质量的目的。     

曲线超高段聚氨酯固化道床施工变形控制

聚氨酯固化道床浇注过程中材料产生聚合反应导致体积膨胀。为确保高速铁路轨道的平顺性,须严格控制浇注施工中轨道的变形。针对济青(济南-青岛)高速铁路的实际线路情况,对比分析直线段、缓和曲线段、圆曲线段聚氨酯固化道床的施工变形,并采取相应的控制措施。曲线超高段聚氨酯固化道床施工时应调整保压配重和内轨侧与外轨侧的浇注流量,减小浇注时间差。现场监测结果表明,该控制措施达到了预期效果。     

新建高速铁路有砟轨道线路平顺性控制技术

基于高速铁路有砟轨道设备的记忆性及维修天窗资源的有限性,在施工建设阶段开展高速铁路有砟轨道平顺性控制,提高线路开通运营品质具有重要的意义。通过对比分析两条有砟轨道开通后平顺性自然衰减规律,发现有砟道床稳定性是线路开通后维持轨道平顺性的核心要素,而捣固作业后的稳定作业是提高道床密实度和稳定性的主要手段。为此以杭黄铁路有砟轨道建设为载体,提出"先轨距调整、后大机整道、再扣件调整"的精调流程,"少捣多稳、低速重稳"的大机作业模式。实践证明,采用上述做法,杭黄铁路拉通试验中正线轨道几何尺寸均值指标TQI为2.5 mm,峰值指标偏差扣分为0,成效显著。     

双块式无砟-有砟轨道过渡段不平顺及动响应分析

通过对现场双块式无砟轨道-有砟轨道过渡段的调研发现过渡段存在有砟轨道轨枕空吊、辅助轨缺失、辅助轨扣件缺失等现象,针对这些现象结合综合检测列车轨道几何数据对过渡段的轨道几何演变规律进行分析,同时运用仿真计算的方法对过渡段在不同不平顺和不同运营速度条件下的动响应进行计算。经研究,无砟轨道和有砟轨道过渡位置易产生幅值相对较大的高低不平顺,随着时间的增加高低不平顺易逐渐恶化。经分析,辅助轨可提高一定的轨道刚度,削减部分来自轨枕空吊对行车产生的不利影响和行车过程中轨道的动态不平顺,并且过渡段对250 km/h以下的运营速度具有一定的适应性,而对300~350 km/h的速度仅在不平顺状况良好的情况下表现出适应性。