荷载作用下钢轨倾翻规律的初步研究北大核心

由于列车的蛇行运动,车轮对钢轨除有一垂向偏心作用外,同时还有一大小随机的水平力作用,从而引起动态轨距扩大,而钢轨倾翻扭转是引起轨距扩大的主要因素。本文结合我国现场轨道状态,针对安装弹条Ⅱ型扣件的60 kg/m钢轨和75 kg/m钢轨倾翻规律进行了理论分析和试验验证。结果表明:以有限元法为基础建立的钢轨倾翻量计算方法是可行的;相同荷载作用在钢轨跨中较作用在节点引起的钢轨轨头横移量略大;在同样荷载作用下,60 kg/m钢轨的倾翻量略大于75 kg/m钢轨的倾翻量。     

周期荷载作用下钢轨缺陷检测分析

根据振动理论、瞬态有限元-边界元理论,提出一种利用钢轨振动响应数据对钢轨断裂缺陷进行分析检测的方法.通过建立无砟轨道振动分析动力学模型,研究在节点周期荷载激振下,轨道在钢轨全断裂,钢轨截面50％断裂等缺陷条件下的振动加速度规律特征.结果表明:在不同轨道缺陷条件下,钢轨在2个检测点的振动响应加速度变化特征明显,且能够提取不同轨道缺陷对应的特征规律,多组仿真实验结果误差均在5％以内.本方法是无源检测,方法简单可靠,能够有效地提高轨道检测工作效率,减少线路维护的时间.研究结果可为基于动力学响应的轨道缺陷检测工程技术提供借鉴和利用.     

小半径曲线强化部件技术状态下的钢轨倾翻稳定分析

列车在小半径曲线(R=250m)地段运行时，钢轨受到各种力的作用，在这些作用力的方向上必须要强化一些弹性支撑，以防止钢轨在枕木上移动、倾翻及轨距扩大等，这些弹性支撑通常采用轨距杆和轨撑。本文主要研究采用轨距拉杆和轨撑作为强化部件，在各种技术状态下的钢轨倾翻稳定，提出钢轨倾翻稳定安全系数。     

循环荷载作用下扣件钢轨纵向累积位移试验研究

为研究并模拟列车频繁制动作用导致的钢轨累积位移现象,以弹条Ⅲ型分开式扣件作为试验对象,对钢轨进行长期重复拉力加载,并通过数据采集软件采集拉力及钢轨位移数据,得到扣件纵向阻力与钢轨残余变形规律,获得在未超过扣件最大阻力的单向循环荷载加载下,钢轨纵向累积位移与加载循环次数的关系。研究结果表明：钢轨纵向累积位移随循环次数的增加而增大,在经过大量重复加载后残余位移增长速率有所减小,但位移值有进一步增大的趋势。对于弹条Ⅲ型分开式扣件,钢轨纵向残余位移f(x)和循环次数x间的函数关系近似满足幂函数形式：f(x)=0.017 58x^0.2332,且拟合度较高(R²=0.935 1)。该拟合公式具有一定的可信度,可以用于预测获得不同重复荷载作用后钢轨纵向累积位移值。经过大量纵向荷载重复作用后,扣件纵向刚度、扣件最大纵向阻力和扣件滑移阻力会有所增大,扣件弹塑性界限位移将会有所减小。研究成果可用于预测多次加卸载之后钢轨累积残余位移值,为相关线路设计与养护维修提供借鉴,同时也可为扣件本构关系的改进提供试验依据。同时可将钢轨残余位移预测值和扣件纵向刚度结合后计算出加...     

天然气爆炸荷载作用下地下管廊动力响应规律研究

采用ANSYS/LS-DYNA动力有限元分析软件,基于流固耦合算法,对地下管廊结构内部燃气爆炸传播过程进行数值模拟,得到爆炸过程中的冲击波以及传播过程、冲击波压力云图,并分析管廊结构的动力响应规律。研究结果表明:气体爆炸后冲击波以平面波形式向外传播,在0.1 s内就传出管廊,冲击波的峰值由爆炸中心向两侧传播过程中逐渐衰减,峰值可达633 k Pa;爆炸中心截面上冲击波在3 ms极短的时间内,发生多次反射,冲击波能量衰减迅速;爆炸荷载作用下,爆炸中心正对的壁面处位移最大,位移呈周期性变化,测点加速度,速度和位移相继抵达峰值,分别为140 m/s~2,0.09 m/s和4 mm;管廊壁面测点的加速度和速度呈周期衰减,加速度衰减快于速度衰减,与冲击波强度的削弱有关。     

重载汽车荷载下平交道口的钢轨伤损分析

针对目前在厂矿铁路外围平交道口中走行轨轨腰处和轨头下颚的裂纹,建立平交道口中走行轨及其横向支撑的有限元模型,分析了不同横向支撑条件(无支撑、倒放钢轨连续支撑、倒放钢轨间断支撑、连续刚度支撑、间断点弹簧支撑)下荷载冲击处钢轨断面内从轨腰底部至轨头下颚处的应力和位移。研究结果表明:在重载汽车冲击作用下,若走行轨的横向支撑刚度不足或横向支撑未顶实,则导致走行轨的轨腰处垂向应力过大,出现裂纹,在荷载反复作用下裂纹沿走行轨线路纵向发展,且走行轨的轨头最大横向位移为2.4 mm,危及行车安全;在直线地段的平交道口,采用倒放钢轨连续支撑走行轨效果较好;在曲线地段的平交道口地段,建议采用刚度为50~100 k N/mm的连续横向支撑材料代替倒放钢轨。     

路堤荷载下复合地基变形及荷载传递规律研究

基于文献[1]推荐的竖向变形模式及文献[2]推荐的径向变形模式,利用弹性理论及桩 土位移协调条件建立了桩及桩周土的控制微分方程,并由此推出了路堤荷载作用下复合地基加固区内桩及桩周土压缩量计算的解析算式,同时得出了桩、桩周土中竖向应力及桩侧剪应力计算的解析算式。为验证本文方法的可行性,通过算例将本文方法所得结果与有限元结果进行了对比,同时也与模型实验结果进行了比较。算例及模型实验结果均表明,本文方法对分析路堤荷载作用下复合地基的荷载传递规律及加固区的变形具有足够的精度,且该法计算工作量小,便于工程应用。     

桥墩温差荷载作用下桥上无缝线路钢轨附加力研究

根据梁轨相互作用原理,建立了"轨-梁-墩-体化"有限元模型,采用单位荷载法计算了桥墩温差荷载引起的墩顶纵向位移,计算了桥墩温差引起的桥上无缝线路钢轨附加力.桥墩高度对桥墩温差引起的钢轨附加力影响比较敏感,当桥墩较高时,桥墩温差引起的钢轨附加力不能忽略,建议在高墩桥上设计无缝线路时,应考虑桥墩温差引起的钢轨附加力,并与其他钢轨附加力进行荷载组合,检算钢轨强度和无缝线路稳定性.     

动荷载下软土路基变形规律研究

研究目的:为研究列车循环荷载下的路基变形特性,找出路基中土的动力特性.本文首先介绍了胶新线试验段的基本情况,从理论上分析计算了路基沉降与时间的关系,给出了路基计算模型与路基土本构方程.进而通过研究列车动荷载下的路基弹性变形与塑性变形特性,得到路基动应力衰减曲线.研究结论:(1)实际中应变波是在有限深度内传播的,一般在路基面以下5 m弹性变形很小.弹性动应变所占比例很小,不足0.06%,而且随着深度逐渐减小,所以弹性动应变对松软土路基工后沉降的贡献很小;(2)在动载试验150万次后,测得路基的塑性变形值为:级配碎石基床表层塑性变形为27.35 mm,松软土地基塑性变形为2.67 mm.动荷载对工后沉降的贡献主要体现在路基基床部分,工后沉降在列车运行1年后趋于稳定.     

弹性支承块式无砟轨道钢轨抗倾翻性能全参数化计算方法

列车通过弹性支承块式无砟轨道时,扣件和弹性支承块的弹性叠加容易使钢轨倾翻角和轨头横移量显著增大,导致动态轨距扩大,进而影响列车运行的安全性和平稳性。综合考虑轮轨激励形式及其载荷作用关系(包括轮轨垂向力的准静态成分、动态成分及其作用位置、轮轨水平力及其作用位置以及钢轨廓形等)、扣件系统力学特性及其几何参数(包括扣件系统的垂向及横向刚度和阻尼以及外形尺寸等)、弹性支承块力学特性及其几何参数(包括弹性支承块的各向刚度、模量、泊松比以及外形尺寸等),建立准确的力学分析模型和几何关系模型,全面清晰地表征了弹性支承块式无砟轨道结构受力特点。基于力矩平衡计算原理,提出弹性支承块式无砟轨道钢轨抗倾翻性能全参数化计算方法,根据单节点实尺模型残余变形试验对理论计算结果进行修正,若考虑消除初始装配间隙影响,支承块间距扩大理论计算值增加0.04 mm加以修正,轨距扩大量应增加0.2 mm加以修正,通过对比分析计算结果、单节点实尺模型试验结果与传统实体有限元模型仿真结果,证明数据吻合度极高。分析与计算结果表明,本文提出的全参数计算方法与单节点实尺模型试验结果、实体有限元模型仿真结果吻合程度良好;利用本文所提出的...     

列车荷载作用下周围物体的动力响应解

以Duhamel积分为基础,首先应用动力互等定理,得到了移动荷载作用下,半无限大弹性连续介质空间上任意点的动力响应的广义Duhamel积分表达式;然后将列车荷载简化考虑为一系列具有一定间距的集中荷载,采用Floquet变换、Fourier变换等方法,得到了一个集中移动荷载作用下任意拾振点ξ的动力响应在频域和频率 波数域内的表达式,进而由叠加原理得到列车荷载作用下的动力响应解;最后,通过算例说明该算法的适用性。     

利用行车间隔实施有伤钢轨焊接接头加固技术

在日行车对数不超过70对的线路上利用行车间隔,采用胶粘双肋加强夹板加固有伤钢轨焊接接头,加固接头试件的静弯和疲劳试验均达到规范要求.通过现场使用观测,该技术对提高有伤接头的承栽能力效果良好.     

城市轨道列车气动性能优化研究

为研究城市轨道列车气动特性以及底部部件对列车气动特性的影响,针对三节车模型进行简化,保有底部部件较高完整性,采用Realizable k-ε湍流模型预测列车周围流场.数值计算结果表明:列车气动阻力分布呈现出尾车阻力最大,占三节车总阻力的48％;中间车阻力最小,占总阻力的14％.其中转向架分别占头车、中间车和尾车总阻力的...     

基于现场总线技术的城轨交通列车运行监控系统

针对地车密度小,无法应用轨道路路作为列车检测手段的城市轨道交通系数,提出了一种基于现场总线技术的Check方式城市轨道交通列车运行监控系统,并就其可靠性设计作了重点阐述。     

齿轨列车黏着与齿轨动力布局的研究

阐述了国外齿轨列车黏着与齿轨动力布局情况,提出在黏着与齿轨组合线路上运用的齿轨列车可采用齿轨动力和黏着动力同轴设置和分离设置两种设想,并分析了两种方式的优缺点,最后对动力分离式齿轨列车的动力分配方法和动力布置位置进行了研究分析。     

基于元胞自动机模型的大秦重载列车追踪运行模拟

研究了基于元胞自动机模型的大秦重载列车追踪运行模拟。在NaSch模型的基础上,结合之前固定自动闭塞轨道交通领域的研究成果,改进了原有模型,并对四显示固定自动闭塞系统的大秦重载列车进行仿真模拟。综合考虑了列车的发车方式、发车间隔、列车长度、到发线数量、车站停留时间等参数对列车运行时间、平均延误时间的影响。模拟结果表明:利用Matlab建立的仿真模型,能较为合理客观地模拟各种因素对列车运行状态、速度变化、延误传播等特性,模拟结果可以为大秦线运输组织提供决策依据,提高运输能力及市场竞争力。     

区间列车运行分布式仿真方法研究

探讨区间列车运行分布式仿真系统的构建方法,描述区间列车的运行动态,提出区间列车运行仿真系统分布式结构和模型,能满足区间列车运行仿真应用需求.     

高速不断轨动态轨道衡系统研制

高速不断轨动态轨道衡系统是结合TPDS(货车运行状态地面安全监测系统)和普通动态轨道衡的优点而研制成的,本系统在保证动态轨道衡计量精度的前提下,使其计量速度得到了进一步提高,满足了铁路运输提速的需求.     

基于时刻表的列车模拟运行的研究与设计

为了实现城市轨道交通的安全有效运输,提出了一种适用于城市轨道交通列车运行时刻表的编制方法。把例如起始时间、终止时间等一些列车运行时所必需的数据以XML格式存储在列车时刻表中,在对XML格式的时刻表数据进行解析时采用了较为方便有效的Tinyxml解析器,把解析出来的时刻表用于列车的模拟运行上。采用了定时器以获得最新的时刻表数据。利用流程图和VC++ 6.0详细说明了列车时刻表模拟运行法的软件实现过程,实现了ATS系统与联锁系统之间的有关时刻表和命令对信息的校核与传递。     

铰接式轻轨车辆称重调簧工艺研究

针对铰接式轻轨车辆的结构特点,通过对其称重调簧前期工艺的研究提出了铰接车辆称重设备的适应性改造方案,并结合一般城轨车辆的称重调簧经验,研究分析铰接式车辆的实际调簧过程,提出了铰接车辆称重调簧的工艺过程及具体的调簧方法。经实验验证,该工艺方法操作便利、简捷易行,极大地提高了铰接车辆的称重调簧效率。