有轨电车6号道岔尖轨跟端形式对尖轨转换的影响分析

为研究有轨电车6号道岔尖轨跟端不同形式对尖轨转换计算的影响问题,基于变分形式的最小势能原理,建立尖轨转换的有限元仿真模型,研究了不同尖轨跟端形式对尖轨转换的影响规律。结论是不可更换尖轨平直接头焊接形式的尖轨跟端稳定性最好,但转换较困难;可更换尖轨带卡槽斜接头形式的尖轨,结构稳定性较好,但转换也较困难;可更换尖轨斜接头形式的尖轨,稳定性较差,但转换最容易。选用不同的尖轨跟端形式需配置不同功率的转辙机才能满足尖轨转换的要求。     

机车车轮与重载尖轨接触有限元分析

针对重载货运专线75kg/m钢轨12号单开道岔曲线尖轨磨耗问题,考虑尖轨前端的结构特点,建立三维弹塑性接触有限元模型,计算分析不同磨耗阶段的机车车轮型面与不同断面处尖轨的接触情况。磨耗Ⅱ型机车车轮沿着进岔方向通过标准型面尖轨时,车轮与尖轨的接触位置是不断变化,由尖轨侧面向尖轨顶面过渡,轮轨接触的等效应力变大。随着车轮的磨耗,轮缘根部圆弧半径逐渐增大,磨耗尖轨上的等效应力要大于标准尖轨,且磨耗尖轨的变化幅度是标准尖轨的4倍多。距离尖轨尖端2m位置处的标准尖轨不能适用于所有磨耗阶段的机车车轮型面,应进行优化设计。     

新型50kg·m~(-1)钢轨9号道岔尖轨转换特性研究

针对跟端由弹性可弯结构代替既有活接头结构的新型50 kg·m~(-1)钢轨9号道岔尖轨,采用ANSYS软件中具有变截面特性的BEAM188三维单元建立有限元模型,通过分析4种尖轨牵引点动程对密贴尖轨不足位移、斥离尖轨扳动力和斥离尖轨弯曲应力的影响,以及在8个不同位置分别设置连杆时密贴尖轨不足位移的分布规律、斥离尖轨扳动力幅值和斥离尖轨轮缘槽宽度,研究新型尖轨的转换特性。结果表明:随着牵引点动程增加,新型尖轨斥离时轮缘槽宽度、扳动力和弯曲应力近似呈线性趋势增加;为使轮缘槽宽度满足限值要求,新型尖轨牵引点动程取160 mm时,扳动力峰值小于3.5 kN,与既有转辙机性能匹配良好;在距尖轨尖端2.25～2.85 m位置处设置连杆,能够有效控制新型尖轨密贴时的不足位移,并保证轮缘槽宽度满足要求。新型尖轨参数设计合理,转换特性良好,具备取代既有尖轨的可行性。     

地铁道岔尖轨线型复核及矫正

地铁道岔尖轨是道岔实现转换功能的主要部件之一，尖轨线型不良不仅使列车产生晃动，也会影响与基本轨的正常靠贴和自由状态平面位置。尖轨与基本轨靠贴时存在离缝、卡阻和尖轨原始位置不准，会使尖轨失去稳定刚度和增大道岔锁闭“框动”、转换动力以及出现转换反弹现象，继而恶化通号转辙设备的工况，影响道岔的正常使用。由此，轨道专业人士应高度重视尖轨的线型控制。在实践的基础上，认真分析尖轨从生产制造、运输、存放、上道使用过程中线型发生不良变化的成因，提出相应对策措施；并介绍尖轨线型的检测复核和矫正手段。其中，首次倡导“一弦矢距法”检测复核整根尖轨线型的现状，特别针对曲线型尖轨，通过建立数学模型计算得到“一弦”条件下尖轨各检测点理论矢距值，为尖轨上道前进行预矫正提供了依据，这对地铁停运后的有限时间天窗内圆满完成尖轨更换作业意义重大。     

高速道岔尖轨热处理新工艺研究

高速铁路道岔尖轨制造工艺中,国外用特种断面钢轨整体热处理后,再加工成尖轨;国内用成型尖轨进行热处理的方法,两种工艺各有利弊。本文介绍了道岔热处理采用道岔尖轨非工作面预留,轨底预热和轨头加热相结合的新工艺,降低了轨头与轨底的温差,解决了尖轨热处理过程中上弓变形大、尖轨小断面热处理质量不稳定、与基本轨密贴差的技术难题。道岔尖轨性能指标达到了客专道岔尖轨热处理规定的技术指标,能够满足高速客运专线的使用要求。     

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。     

曲线尖轨线型对其磨耗特性影响的研究

为解决曲线尖轨使用寿命短的技术难题,研究并实践了直曲组合型曲线尖轨技术。新尖轨采用相离半切线型,前端直线段长度为5 439 mm,是原曲线尖轨前端直线段长度的2倍。重载车辆—道岔动力学仿真计算结果表明,该设计可显著减小列车顺向出岔时作用在尖轨前端的横向力及磨耗指标,从而改变尖轨磨耗特性,延长尖轨使用寿命。尖轨磨耗和寿命观测试验表明:新尖轨最大磨耗发生在尖轨宽60~70 mm断面,使用寿命是传统曲线尖轨的3~4倍,表现出和传统曲线尖轨不同的磨耗特性。     

加罩内置式尖轨位置检查装置

现在欧洲铁路对室外信号设备越来越强烈要求按模块化结构制造，以便最大程度地提高设备的可用性、可靠性、安全性和可维修性。道岔尖轨位置检查装置用于检查尖轨位置、开程和开口内有无异物。在道岔区段，除了利用设在转辙机内的尖轨检查装置外，还利用尖轨位置检查装置检查尖轨的位置与开口。由奥地利VAEE公司生产的IE2010型尖轨位置检查装置采用模块化结构，可以完全安装在封闭罩内。传统设计方式的尖轨位置检查装置直接与尖轨连接，检查杆很长，因此存在以下缺点：     

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。     

尖轨不足位移弹簧分动装置方案探讨

针对高速道岔转换过程中尖轨存在不足位移的现象,提出了尖轨不足位移弹簧分动装置。介绍了该装置的结构组成、工作原理和动作过程,并通过建立计算模型,分析了弹簧分动装置对尖轨施加的作用力与尖轨位移的相互关系。该弹簧分动装置对尖轨的施力方向合理,可同时减小密贴尖轨和斥离尖轨在道岔转换过程中的不足位移。     

跟端轨底刨切对尖轨转换影响的有限元分析

根据客专线18号道岔尖轨的结构特征、受力特点及转换机理,采用MIDAS/Civil和ANSYS软件建立尖轨有限元仿真模型,然后根据尖轨转换实际情况对模型进行优化,利用优化后的模型分析在转换过程中尖轨所需克服的主要阻力,并分析尖轨跟端轨底刨切宽度和刨切长度的变化对尖轨转换的影响。结果表明:尖轨第1牵引点最大扳动力主要用于克服摩擦力与密贴反力;第2、第3牵引点最大扳动力主要用于克服摩擦力与抗弯反力;增加尖轨跟端工作边轨底刨切宽度可降低尖轨转换时的扳动力,但不足位移会增大;改变刨切长度对尖轨扳动力与不足位移的影响较小。     

贝氏体钢轨在道岔中的应用与加工研究

对贝氏体钢轨组织及性能的稳定性等进行了全面的分析,重点对贝氏体钢轨的化学成分、机械性能、金相组织、氢氧含量、拉伸及冲击、硬度和实物疲劳方面进行研究,对高强度低碳贝氏体钢尖轨的跟端锻造、热处理方法等关键的工艺过程进行了研究。通过对同蒲和大秦重载线上道的试验结果证明,贝氏体钢尖轨轨头各项性能指标明显优于珠光体钢尖轨,贝氏体钢尖轨的使用寿命比原来铺设的珠光体钢尖轨提高3倍。由此可见,贝氏体尖轨是道岔尖轨的发展方向。     

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。     

高速道岔尖轨断裂对道岔状态影响的试验研究

研究目的:尖轨是高速道岔结构中的核心部件,运营过程中尖轨需承担复杂荷载,且无扣件系统扣压,其可靠性备受关注,一旦发生断裂对行车安全的影响尚不清晰。本文提出一种模拟尖轨断裂的试验方法,以用量最多的18号道岔的直尖轨为试验对象,获得尖轨不同位置断裂对道岔区几何状态的影响规律。研究结论:(1)尖轨在第一、二牵引点间断裂时尖轨始终与基本轨密贴,断缝处无明显错动,扳至反位时断缝前端尖轨(尖轨尖端一侧)仍与基本轨密贴,未形成轮缘槽,侧股无法正常开通;(2)尖轨在第二、三牵引点断裂时断缝处错动量为1.3 mm,扳至反位时断缝处轮缘槽宽度满足要求,侧股可正常开通;(3)尖轨在第三牵引点后端2 m位置断裂时断缝处错动量为1 mm,扳至反位时断缝后端尖轨(尖轨跟端一侧)无牵引力,轮缘槽宽度不足,侧股不能开通;(4)尖轨在第三牵引点后端6 m位置断裂时断缝处错动量为2.3 mm,扳至反位时侧股可正常开通;(5)尖轨断裂后内部应力释放、支承条件发生变化,断缝前后尖轨转换位移不协调,使得转换阻力变化无明显规律可循,难以由转辙机阻力信息判断尖轨是否发生断裂及其位置;(6)本研究可为进一步尖轨断裂理论分析及判断方法研究奠定基础,也可为道岔运营安全评估提供参考。     

75kg/m钢轨AT12#固定型道岔转辙部位病害的成因及整治

介绍75kg/m钢轨AT12#固定型道岔在转辙部位所发生的尖轨拱腰、尖轨横弯、曲尖轨侧磨、尖轨与基本轨不密贴、滑床板离缝等病害，并提出相应的整治措施。     

普速铁路道岔尖轨修理工艺研究

铁路道岔结构复杂,受限区域轮载冲击较大,不良的轮轨接触关系易导致道岔接触疲劳伤损萌生早、发展快,尤其以尖轨伤损病害最为突出。为了降低和减缓道岔尖轨伤损的产生和发展,改善尖轨轮轨接触关系,通过长期的现场试验研究,总结出了一套尖轨打磨预防修理的打磨方法,可有效改善普速铁路道岔尖轨的服役状态,尤其针对尖轨非作用边肥边、掉块伤损,尖轨作用边鱼鳞掉块伤损产生预防和控制效果明显。     

铁路道岔尖轨轨高的测量基准研究

尖轨的轨高是影响轨道结构振动与变形、列车运行安全性、平稳性及轨道养护维修工作量的重要参数,而尖轨轨高的测量基准则是检测尖轨轨高正确与否的重要基础;针对目前尖轨轨高测量的第一测量基准与第二测量基准,假定车轮与钢轨均为刚体,以尖轨轨高之间的高差和以轨轮接触关系为依据计算得出机车车辆在垂直方向的位移作为2种评价指标,对尖轨轨高的测量基准进行了讨论。结果表明,在测量尖轨轨高时,采用第一测量准则更为合理。     

京沪高速铁路调节器尖轨刨切曲线线型研究

根据高速铁路调节器的结构特点和使用要求,提出尖轨轨头非工作边刨切曲线的选择原则。建议尖轨轨头非工作边的刨切曲线采用缓和曲线和圆曲线的组合线型,在尖轨理论尖端至圆曲线之间,为一曲率渐变的缓和曲线,在尖轨尖端附近矢度变化较慢,而在距尖轨一定范围时,矢度变化较快。推导出组合曲线的计算公式。该组合曲线尖轨理论尖端位置的曲线半径为1000 m,尖轨实际尖端位置的曲线半径为538.2497 m,圆曲线区段的曲线半径为365.9 m,尖轨实际刨切长度为6.8 m。采用所选线型时,若尖轨向前或向后纵向移动20 mm,尖轨实际尖端位置轨距减小或增加0.06 mm,尖轨刨切起点位置轨距减小或增加0.78 mm。选用的线型具有各点曲率连续变化、尖轨尖端附近曲线变化较缓、轨头宽度大于50 mm以后位置的轨头宽度增大较快等特点,能满足高速铁路调节器的使用要求。     

差动装置对高速道岔尖轨不足位移的影响

研究目的:为研究差动装置对高速道岔尖轨转换力及不足位移的影响,本文基于有限元理论,建立能够分析差动装置对高速道岔尖轨转换影响的计算模型,分析差动装置对尖轨不足位移的调整作用,以及使用差动装置调整尖轨不足位移后,尖轨转换的扳动力及不足位移的变化规律。研究结论:(1)差动装置对尖轨不足位移的调整效果明显,尖轨的最大不足位移值由1.64 mm降低为0.49 mm;(2)仿真计算尖轨不足位移调整后的6次扳动过程,尖轨最大不足位移没有发生明显的反弹现象;(3)尖轨不足位移调整后,由于尖轨线形的改变,扳动力发生较大幅度的降低;(4)相比传统的尖轨不足位移调整方法,差动装置对高速道岔尖轨不足位移的调整效果较好;(5)该研究结论能够指导高速道岔的尖轨不足位移调整工作。     

客运专线道岔尖轨矫直残余应力研究

采用三维弹塑性有限单元法,建立尖轨矫直有限元计算模型,研究客运专线道岔尖轨矫直过程中加载量及加载支距对尖轨纵向残余应力、横向残余应力和Mises残余应力的影响。结果表明,尖轨矫直时中间横截面的纵向残余应力、横向残余应力和Mises残余应力分布规律在不同加载量和不同加载支距下基本相同,且随加载量的增加而增加,随加载支距的增加而减小。尖轨轨底的残余应力较轨头和轨腰残余应力大,纵向残余应力远大于横向残余应力,减小纵向残余应力是减小尖轨矫直残余应力的关键因素。研究结果为改进尖轨矫直工艺,减小尖轨矫直残余应力提供理论依据。