桥头引线与轨道刚度——美国联邦铁路局研究结果RR07-12

随着时间的推移，桥梁两端外的轨道（桥头引线）常常发生下陷（如图1所示）。桥梁两端外轨道下陷，亦称冲击，是经常造成列车走行不平稳的地方，与其他位置的轨道相比，更需要经常进行轨道找平作业。人们普遍认为，轨道下陷是由于车轮通过桥梁上轨道与桥梁两端外轨道之间刚度急剧变化处所产生的动态车轮作用力所致。图2显示的是铺碴桥面桥梁上的轨道与该桥梁两端外轨道间轨道刚度（或称轨道模量）差。 通过减少轨道刚度差，或使刚度过渡更为渐进，以此来消除桥头引线轨道下陷，为此虽然经过了多次尝试，但都收效甚微。由此引发了对轨道刚度差理论的研究，以期发现以往努力未成功的原因。 为评估轨道刚度差造成桥头引线下沉，及其影响列车走行质量的程度，采用五种了不同的方法。其中包括技术上最复杂的方法和最基本的方法。五种方法的结果得到的结论相同：桥梁端头轨道刚度的变化对桥梁引线处的轨道下沉或列车走行质量未造成实质上的影响。     

桥头引线与轨道刚度

研究背景 桥头引线（距桥梁两端约50英尺的轨道）经常出现下沉．需要不断进行轨道找平。人们普遍认为这是由于桥梁上的轨道刚度大，而桥梁外的轨道刚度低．从而形成刚度差所致。     

轨道刚度问题

轨道刚度是影响乘车舒适度和轨道养护维修工作量的重要参数。由于轨道结构自身特点引起的轨道刚度非线性特征明显 ,易造成确定上的困难和概念上的模糊 ,应当予以重视。(1)选取轨道刚度进行计算和分析比较时 ,必须注意两点 :一是轨道刚度尤其是轨下垫板刚度是指合理的荷载范围内     

高速铁路轨道刚度与胶垫应用

从轮轨相互作用的观点，用模型讨论了轨道刚度与轮轨相互作用的关系，认为提高运行速度的主要问题是轨道刚度太大，为使混凝土轨枕的有碴轨道保持与木枕有碴轨道同等的刚度，采用适当弹性的胶垫是轨道适当当前提速要求的有效对策。     

轨道过渡段刚度突变对轨道振动的影响

建立轨道过渡段基础刚度突变的轨道振动微分方程,推导单轮作用下轨道变形的解析表达式。利用该解析解和叠加原理,研究轨道刚度突变对轨道振动的影响,分析单轮对和TGV高速列车在3种轨道刚度比时的轨道动力响应。结果表明,轨道刚度突变对轨道振动影响较大,轨道动力响应随着刚度比和列车速度的增加而增加。在理论分析基础上,提出轨道过渡段整治原则:过渡段宜采用分层(3~4层)强化基础刚度的措施;列车在过渡段运行时应满足所引起的动力系数小于或等于1.2及过渡段各层之间的刚度比在0.5~1之间;过渡段每层平缓距离,当列车速度小于或等于160 km.h-1时,取5 m,当列车速度大于160 km.h-1时,取10 m。     

轨道车辆车体刚度灵敏度分析

以轨道车辆为背景,依据转轴公式和平行移轴公式得到车体截面内任意倾角部件的惯性矩,进而获得截面的刚度及其灵敏度。在已知车体刚度分布的前提下,依据车体刚度及其灵敏度,通过调整刚度薄弱位置相关部件的截面尺寸,可达到提高车体刚度的目的。     

符离集立交特大桥引线设计方案比选

<正> 为解决符夹线进站列车对京沪复线的干扰,提高符离集口通过能力,满足日益增长的客货运量要求,1986年铁道部决定投资3000万元修建符夹线跨京沪复线的立交桥,并由上海局进行全路施工招标。一、挢头引线地区的地形、地貌和水文地质简况桥头引线地区地形起伏不大,东、西、北三面为低矮山丘,南面为冲洪积平原。据     

列车通过轨道不平顺和刚度突变时对轨道振动的影响

通过建立轨道振动微分方程,推导了单轮作用下考虑轨道不平顺和轨道基础刚度突变的轨道变形解析表达式。利用该解析解和叠加原理,研究了轨道不平顺和轨道刚度突变对轨道振动的影响,分析了单轮对和TGV高速动车通过不同的轨道不平顺和4种轨道刚度比时的轨道动力响应。计算表明,轨道不平顺和轨道刚度突变对轨道振动有较大影响,其影响随着轨道不平顺振幅、刚度比和列车速度的增加而增加。     

板式轨道过渡段刚度设计计算方法

介绍板式轨道过渡段的设计原理及其计算方法     

轨道刚度合理值评价指标的研究

通过现场轨道刚度与部件刚度实测、轨道动力响应测试、室内轨道部件刚度测试、道碴动三轴试验数据,以及轨道刚度对轨道动力特性和列车运行品质的影响的理论分析结果,提出我国60 kg*m-1钢轨线路轨道整体刚度和部件刚度的标称值范围,确定了评价轨道刚度合理与否的轮轨系统的动力学指标,并进行关键参数的敏感性分析.基于轨道结构受力合理、机车车辆走行性能不受影响、轨道几何状态变化平缓的角度考虑,提出了轨道刚度合理取值的评价指标及分析方法.     

有砟轨道与无砟轨道动刚度特性差异研究

轨道动刚度是不同激振频率的荷载作用下,轨道抵抗变形的能力,由于有砟轨道与无砟轨道两种轨道的组成差异造成两者间存在较大动刚度差异。随着行车速度的提高、中高频段激振荷载的增加,有砟轨道与无砟轨道间的动刚度差异逐渐增大,这对于行车平顺性与结构耐久性会造成较大影响,但目前缺乏轨道动刚度的相关研究。为研究有砟轨道与无砟轨道间的动刚度差异,根据两种轨道的结构特点,建立相应的ANSYS有限元模型,通过对比分析,得出两种轨道的轨道动刚度在中低频段存在较大差异,轨下动刚度在全频段存在较大差异。为保证有砟-无砟轨道过渡段的行车平稳性与结构耐久性,需要考虑两种轨道间的动刚度过渡设计。此外,轨道动刚度特性分析可以指导高速铁路高低不平顺控制,从而保证行车平顺性。     

轨道刚度对列车走行性能的影响

列车运行品质不仅取决于机车车辆本身的动力学性能，而且还受到来自轨道方面因素（如轨道弹性、轨面几何不平顺等）的影响。本文从车辆／轨道相互作用整体系统的角度，动用车辆－轨道耦合动力学理论，首次研究了轨道结构各部件刚度对列车走行性能的影响规律。结果表明：轨道刚度对机车车辆走行部的振动行为有较大影响，但对车体平稳性的影响不明显。     

轨道刚度对车辆-轨道系统频率响应的影响

研究目的:目前,轨道刚度变化对车辆-轨道耦合系统频率响应的影响规律尚不明确,本文基于车辆-轨道耦合动力学理论,以既有提速线路为例,从频率角度,研究轨道刚度变化对车辆-轨道耦合系统振动响应的影响。研究结论:(1)轨道刚度的变化,对车体、转向架的振动影响较小,对轮对及轨道结构的振动影响较大;轨道刚度的增大,对27 Hz以下的低频振动基本无影响,27~70 Hz之间的中低频振动略有降低,100 Hz以上的中高频振动显著增大;(2)随扣件刚度的增大,轮轨力谱以及轮对、钢轨振动加速度谱的最大值均显著增大,且振动频率有向高频发展的趋势;(3)随道床刚度的增大,频率响应谱的最大值变化相对较小,轮轨力、轮对、钢轨和轨枕的振动频率向高频移动;(4)总体上看,扣件刚度对耦合系统振动响应的影响较大,在线路维修时应及时更换恶化的扣件系统,道床刚度变化的影响相对较小,其维修周期可适当延长;(5)该研究可指导轨道结构的优化设计以及轨道的养护维修。     

轨道结构刚度的理论计算

介绍轨道总刚度的计算,轨下垫层刚度和扣件刚度之间的关系,轨下垫层、扣件和道床刚度的理论计算方法等。在对道床刚度计算时,采用道床分层计算法,根据不同深度道床应力的梯形分布求出最大道床应力和道床弹性模量计算道床刚度,由于最大道床应力的范围小于平均道床应力的范围,所以用此法计算的道床刚度接近实测值。进一步指出虽然理论计算的轨道部件刚度值是线性的,但实际轨道部件刚度是非线性的,在具体应用时应根据荷载范围选用轨道结构刚度值。     

轨道整体刚度和阻尼对车辆系统动力学性能的影响

建立了考虑轨道整体弹性和阻尼的车辆动力学模型，利用该模型讨论了轨道整体横向刚度、横向阻尼及整体垂向刚度、垂向阻尼对车辆动力学性能的影响。仿真结果表明，轨道整体横向刚度对车辆系统临界速度的影响较为显著，轨道整体横向阻尼对车辆临界速度有一定的影响，轨道整体横向、垂向阻尼对车辆系统的动态曲线通过性能影响较小，而轨道整体垂向刚度和垂向阻尼对车辆临界速度的影响较小。仿真结果还表明，车辆系统在弹性轨道条件下的运行平稳性优于刚性轨道条件下的运行平稳性。     

无砟轨道路基面支承刚度理论计算及应用

将无砟轨道路基结构简化成双层弹性体系,基于层状弹性体系力学理论,给出无砟轨道路基面支承刚度的计算方法。应用该方法进行遂渝线无砟轨道试验段路基面刚度计算,并与现场加载试验测试结果进行比较,两者吻合较好,验证了该方法的可行性。以桥梁路基过渡段为例,将此计算方法应用于无砟轨道典型过渡段的动力性能评估中,进行动力计算。结果表明,该桥梁路基过渡段的钢轨挠度变化率小于0.3 mm.m-1的限值,满足行车要求。运用该计算方法对无砟轨道基床表层及底层变形模量Ev2的合理取值进行研究,结果表明:改变基床表层变形模量对路基面支承刚度影响不大,而改变基床底层变形模量对路基面支承刚度的影响明显;将变形模量Ev2作为压实标准时,对于基床表层和底层,Ev2可分别取为120～260和80～140 MPa。     

高速铁路无砟轨道路基面支承刚度研究

研究目的:为描述高速铁路结构设计中路基和地基的整体结构性能,提出并解释了路基面支承刚度概念,并对其工程意义及设计检测方法进行探讨.研究结论:路基面支承刚度是无砟轨道结构分析的重要参数,也是实现无砟轨道线下基础纵向刚度匹配的关键指标,可用于描述基床表层顶面对轨道结构地面的结构支承性能,同时也可作为轨道结构对路基结构性能的要求.通过对路基层状体系竖向刚度组合优化设计,可以实现路基面支承刚度的控制;通过不同断面的路基竖向刚度组合设计,可以实现线路纵向刚度调整,实现路基与其它构筑物刚度匹配.路基面支承刚度可通过承载板试验进行测试,承载板面积宜为1.0×1.0 m2～1.5×1.5 m2.     

桥头过渡段软土路基处理技术

结合工程实例，介绍采用粉喷桩加土工格栅综合处理台后软土路基，保证从桥头引线到桥梁的均匀过渡。     

有砟轨道动刚度特性研究

为充分了解轨道动力特性,对有砟轨道动刚度展开研究。通过建立有砟轨道力学模型,分析0~2 000 Hz范围内轨道动刚度的振动特性,得出:轨道动刚度相对于轨道静刚度是随激振频率变化的,轨道动刚度在低频段受激振频率变化影响较小,在中、高频段内轨道动刚度振动幅值随激振频率变化而变化,是系统的固有特性,需通过对构件刚度、阻尼等参数调节。阻尼系数对轨道动刚度的幅值有影响,但不改变轨道的共振频率。质量阻尼系数对轨道动刚度波动范围及幅值的影响小于刚度阻尼系数的影响。阻尼系数增大,轨道动刚度波动幅值增大。     

无砟轨道整体刚度影响因素研究

以CRTSⅠ型、CRTSⅡ型、CRTSⅢ型板式无砟轨道和双块式无砟轨道为研究对象,建立有限元模型,研究列车荷载和典型病害对无砟轨道整体刚度的影响.结果表明:无砟轨道整体刚度随列车荷载的增大而增大,列车荷载的增大对路基区段无砟轨道整体刚度的影响明显大于桥隧区段;无砟轨道整体刚度随轨道板、底座板/支承层脱空长度的增大而减小...