60 kg/m钢轨15号单式同侧道岔设计

为满足国家铁道试验中心环形试验线的运行需求，研究设计了60 kg/m钢轨15号单式同侧道岔。道岔尖轨长度取17 823 mm，基本轨前端距尖轨尖端距离取1 955 mm；选用双曲线型辙叉，采用单肢弹性可弯心轨结构；全部岔枕采用垂直于大环线曲线外股工作边的方式布置。转换设备采用多机多点牵引方式和分动钩型外锁闭装置，转辙器部分设置三个牵引点，辙叉部分设置两个牵引点。为延长曲线道岔的使用寿命，重点进行了尖轨结构和可动心轨辙叉结构设计，尖轨尖端采用藏尖式设计，刨切小环线基本轨，增加尖轨尖端厚度。转辙器部分设计了尖轨防跳措施。翼轨跟端采用间隔铁与长心轨或叉跟尖轨连接为一整体。该单式同侧道岔铺设后使用状况良好。     

有轨电车用60R2钢轨6号合金钢拼装辙叉的研制

有轨电车道岔的辙叉普遍采用整体焊接式合金钢辙叉,制造难度大,生产效率低;为此开发了一种新型有轨电车用60R2钢轨6号合金钢拼装辙叉,能够有效降低制造难度和提升生产效率,并能实现与整体焊接式合金钢辙叉的互换。介绍了该拼装辙叉的结构设计,阐述了合金钢心轨、焊接翼轨、叉心组件等部件的结构,分析了拼装辙叉螺栓强度抵抗钢轨温度力的能力;并针对该拼装辙叉的结构特点,开发了NM400翼轨大矢度弯折、60R2钢轨与NM400翼轨焊接等新的制造工艺技术。     

咽喉区道岔病害成因分析及整治措施研究

为了解决咽喉区道岔轨枕立螺栓折断,道岔轨件磨耗伤损发展较快,滑床板磨耗、开焊,轨下胶垫压溃、变形、窜动,几何尺寸难以保持等问题,分析总结了道岔病害的成因特点及发展规律,通过加大道岔综合维修力度、抓好道岔专项整治、提升道岔结构强度、增强道岔框架稳定性等方法,对黄骅港站相关道岔病害进行了综合整治。研究表明,通过安装整体式轨距杆、多功能防爬装置、通长轨撑铁垫板、热塑性橡胶垫板,周期性涂抹干式润滑剂,安装重型扣件,使用心轨加宽型重载辙叉等措施,有效降低了咽喉区道岔设备病害的发生频次,将咽喉区道岔维修周期从10 d延长至25 d以上,每年节约人力2000工日以上,节约成本400万元以上;道岔尖轨、基本轨、钢轨使用寿命延长3至6个月,道岔轨件成本节约450万元以上。     

时速350km客运专线铁路60kg/m钢轨42号单开道岔结构设计

我国自主设计研制的时速350 km客运专线用60 kg/m钢轨42号单开道岔,该道岔侧向允许通过速度为160 km/h,是我国目前为止试制、试铺的号码最大,侧向通过速度最高的道岔,也是我国首次采用双肢弹性可弯心轨技术并获得成功的大号码道岔。结构设计中在转辙器部分为减小尖轨扳动力及尖轨后端不足位移设置了12对辊轮,尖轨亦采用了预顶弯技术;在可动心轨辙叉部分心轨前端采用水平藏尖结构,大大提高了列车通过时的舒适性和平稳性,通过下一步的上道使用和试验,还将不断完善。     

我国高速铁路道岔尖轨廓形研究

对我国高速铁路道岔区钢轨运营现状进行总结分析,得出2种道岔区典型尖轨廓形。建立轮轨接触和动力学模型,分析尖轨廓形对应力分布特征和动力学性能的影响规律。分析结果表明:尖轨轨肩较低时将导致接触区域集中分布于非工作边侧,形成较高的应力水平,大幅增加产生接触伤损的风险,而采用设计廓形的尖轨应力水平较低,接触区域分布合理。尖轨廓形对道岔区动力学性能的影响较小,道岔区基本轨采用60N廓形可在一定程度上改善道岔区动力学性能。建议高速铁路道岔区尖轨、心轨机加工段廓形仍沿用现有尺寸参数,轨件非加工段采用60N廓形。     

客运专线无缝道岔梁几个设计问题的探讨

从最大道岔钢轨伸缩力、最大梁轨相对位移、辙叉处总相对位移、转辙机处总相对位移等方面分析,认为尖轨尖端、心轨跟端到无缝道岔梁梁缝的距离在10~25 m时,道岔的受力、变形等没有质的变化,必要时可以略为放松限制值;道岔梁采用连续梁时由于温度跨较大,纵向钢轨附加力一般较大,在八字渡线及车站咽喉区有多联道岔梁相连的情况,纵向钢轨附加力很容易超过钢轨受力要求,介绍在道岔梁中插入1~3孔简支梁,可以极大地降低纵向钢轨附加力;对于道岔连续梁,为增加桥墩纵向水平刚度采用多个固定支座是一般的认识,计算分析后认为虽然每个固定墩承受的制动力下降了,但增加了收缩徐变、温度变化产生的水平力,并且后者远大于前者,一般不宜采用多固定支座方案;在道岔较多的地方,如果外部条件容许,选择框架桥作为道岔梁是一个不错的选择,结合一工点桥梁作了简要的介绍。     

高速道岔尖轨磨耗规律及对动力学性能的影响

研究目的:针对高速道岔尖轨的磨耗问题,目前高速铁路养护维修部门通过钢轨打磨、调整几何形位、更换钢轨件等措施进行定期整治,但多为基于工程经验和现场情况的被动性方法,整治效果并不显著,磨耗问题仍不断出现,无法从根本上彻底解决。因此,需要对道岔区轮轨相互作用关系进行深入研究,探明岔区钢轨磨耗的产生及发展规律,以及因磨耗引起的列车过岔动力学性能演化规律,从而有针对性地提出科学、合理的整治方法。研究结论:(1)随着道岔服役时间的增长,转辙器尖轨和基本轨的磨耗均不断加重;(2)直尖轨垂向磨耗情况较曲尖轨严重,两者垂向磨耗均是随着断面不断加宽呈现先增后减的趋势,分别在顶宽35 mm、50 mm断面位置最为严重;直、曲基本轨垂向磨耗均是随着断面的加宽总体呈减小的趋势;(3)曲尖轨侧磨情况明显较直尖轨严重,两者均是从3 mm宽断面开始呈现先增后减的趋势,直尖轨在顶宽5 mm断面位置侧磨最严重,曲尖轨在顶宽20 mm断面位置侧磨最严重;直、曲基本轨的侧磨程度基本相当且数值均较小;(4)随着尖轨磨耗程度的加剧,将会一定程度地导致轮轨动力相互作用的增大,进而提升了安全运行风险,但对车体振动加速度等舒适性指标则影响较弱;(5)本研究成果可为高速道岔设计、施工和运营维护提供一定参考。     

合宁铁路无缝道岔群设计技术研究

研究目的:通过建立"钢轨-扣件-岔枕-道床"无缝道岔群整体有限元计算模型,对客运专线无缝道岔群受力与变形进行研究.提出客运专线无缝道岔群钢轨温度力和位移的计算方法,利用非线性有限元计算程序,计算分析无缝道岔群钢轨温度力和位移.为客运专线车站无缝道岔的设计、施工及养护提供参考. 研究结论:无缝道岔群间的相互作用和影响,使其受力与变形远比单组无缝道岔复杂的多,故对其受力与变形不利.建立的无缝道岔群整体有限元计算模型,真实地模拟了无缝道岔之间及道岔钢轨、扣件、岔枕之间的相互作用.采用ANSYS二次开发技术编制的无缝道岔群相互作用非线性有限元程序,可自动完成有限元建模、荷载的施加、方程的求解,提高了计算精度和效率.经对尖轨和心轨位移、道岔钢轨强度、辙叉跟端最大荷载的检算,满足道岔技术条件的要求.     

高速道岔长心轨折断对辙叉状态的影响

为探究高速道岔长心轨在不同位置发生折断对辙叉服役状态的影响,开展实尺试验。从长心轨跟端至尖端依次设置6个断缝,测试断轨后辙叉状态及辙叉多次转换后的几何形位与扳动力,对比分析长心轨不同位置折断对辙叉几何及其转换性能的影响。结果表明：高速道岔长心轨折断后,辙叉几何形位与断缝位置以及初始状态有关,长心轨初始状态为直股开通时折断导致的错牙及断缝宽度比侧股开通时更大;长心轨折断后再次进行道岔转换将导致断缝进一步劣化,钢轨错牙以及断缝宽度均有所增加;折断发生在长心轨尖端至短心轨范围内时,可根据转辙机扳动力及表示信号判断轨件状态,而发生在长短心轨配合段至跟端范围内时无法判断。     

哈大高铁60kg/m钢轨62号高速道岔关键制造技术研究

研究目的:为满足哈大高铁的建设需要,进一步提高运输效率,缩短列车运行时间,研究设计时速350 km 60 kg/m钢轨62号高速道岔,使道岔侧向容许通过速度提高到220 km/h。本文主要阐述62号道岔加工的关键技术以及辙叉组装和道岔整体铺设技术,以提高大号码道岔研究水平。研究结论:通过对62号道岔关键制造技术的研究得出:(1)在制造过程中控制长细比达到2 168的钢轨件发生变形,对整组道岔的试制成功起着至关重要的作用;(2)钢轨件加工质量直接影响道岔的组装、试铺以及上道后的运行状态,是道岔制造的关键;(3)道岔的关键件加工技术主要包括尖轨、心轨、翼轨等钢轨件的加工,同时也包括垫板加工和硫化处理;(4)道岔组装和整组铺设的关键技术包括道岔铺设组装平台的改造、道岔铺设组装基准的确定、道岔的初步组装、道岔铺设的精调、工电联调等;(5)该62号道岔于2011年铺设在哈大高铁线路上,经过三年多的上道运营,实践状态良好,可广泛应用于侧向通过速度220 km/h的高铁线路。     

无砟轨道连续梁桥与道岔纵向相互作用规律的研究

建立了无砟轨道线桥墩一体化计算模型,用数值模拟法,以一组60 kg/m钢轨客运专线18号可动心轨道岔布置在连续梁上为例,通过两种类型("门"形筋混凝土道床、带限凸台的道床板)无砟轨道桥上无缝道岔与有砟轨道桥上无缝道岔基本轨温度附加力、基本轨伸缩位移的比较,表明:无砟轨道桥上无缝道岔温度附加力分布规律、钢轨位移分布规律与有砟轨道桥上无缝道岔相似,"门"形筋及带限位凸台无砟轨道桥上无缝道岔因道床阻力大,尖轨及心轨相对道岔板的伸缩位移要小;对于带限位凸台的无砟轨道结构计算结果表明:单个凸台的支座刚度＞250 kN/mm时,凸台支座胶垫的压缩量＜1 mm.道岔板不同温度变化幅度的计算结果表明,随着道岔板日温差增大,基本轨温度附加力、伸缩位移、翼轨末端间隔铁受力、直尖轨尖端相对道岔位移、转辙器道岔板受力、辙叉道岔板受力均随之减小,而心轨尖端相对道岔板位移、导曲线道岔板受力、连续梁固定墩受力则随之增大.     

钢轨磨耗对道岔区车辆动态脱轨行为影响分析

小号码道岔区钢轨磨耗严重,易诱发车辆爬轨掉道,严重影响车辆的正常运行和轨道养护维修。基于多体系统动力学理论,建立货运列车-6号对称道岔动态脱轨仿真计算模型,通过在车体重心施加横向力和抗侧滚力矩以实现车辆爬轨脱轨,模型考虑了轴箱及斜楔等部位的非线性特性。为研究道岔钢轨磨耗对车辆动态脱轨机理的影响,对道岔钢轨廓形进行跟踪测试,将实测廓形输入到动力学软件中,对比研究标准廓形和不同磨耗程度廓形对列车动态脱轨行为的影响,揭示动态脱轨临界状态下列车在岔区的脱轨轨迹、运动姿态、脱轨系数和车轮抬升量等关键指标的变化规律。研究结果表明：随着磨耗程度的加剧,车辆导向轮掉道位置距尖轨尖端越近;仿真结果的车轮爬轨位置、掉道位置和脱轨轨迹与现场调研结果较为一致;车辆更容易在磨耗道岔钢轨上发生爬轨脱轨,作用在车体上的横向力降低了20%。     

国外高速铁路的道岔设计

目前,高速道岔技术比较成熟的国家有德国、法国和日本。这三个国家的铁路运输组织方式、机车车辆的动力学性能不同,其使用的道岔各具特色。德国道岔设计轴重19t,法国和日本为17t;大号码道岔侧向线型方面德国和法国分别采用缓圆缓线型和圆缓线型,日本则采用复合圆曲线线型;道岔尖轨基本上都采用特种断面钢轨加工制造,德国道岔心轨尖端为整体结构,法国道岔心轨采用双肢弹性可弯、高锰钢铸造翼轨结构,日本采用高锰钢整铸框架式翼轨,长短心轨也采用高锰钢铸造;德国道岔主要使用VOSSLOH弹条扣件,法国采用Nabla弹片式扣件,日本采用刚性扣件;德国道岔采用多机多点牵引方式,日本和法国则采用一机多点牵引方式。     

高速铁路道岔可动心轨辙叉拆分修技术研究及应用

随着列车高速、高密运行,道岔钢轨病害逐渐显现并不断加剧,其中可动心轨辙叉区钢轨部件伤损尤为严重、频繁,严重影响列车的平稳安全运行,需要及时进行更换处理。为节约道岔更换成本、解决轨道车吊装能力不足等问题,文章开展可动心轨辙叉拆分更换相关技术研究,结合中国铁路广州局集团有限公司管内京广高铁铺设使用的客专系列、CN系列1/18道岔,对可动心轨辙叉拆分更换技术可行性与操作流程进行了分析研究;依托相关工程案例,介绍了辙叉拆分修技术的施工准备工作、技术操作流程、应急处置预案和关键操作步骤等;现场实际应用中也取得了预期的效果。     

基于NX70平板车的铁路线路轨件铺换装备及施工方法研究

目前我国铁路线路特别是高铁线路长大组件(如道岔部件、长钢轨等)铺换设备大多都存在施工效率低、安全性差、设备成本高、适应性受限等问题。文中研制了一种采用跨距可变、高度可调的智能门吊,可对所有高铁岔区环境全适应的铺换装备,该装备采用OFMD智能控制及电驱技术、门吊数量按需柔性配置技术、高安全性的故障应急保障技术等,可实现高铁线路长大轨件机械化、智能化、多点同步吊装作业。与现有方案相比,接触网碰触风险降为0、设备成本减少达45%、效率提高约22%、操作人员减少约30%,可更好地满足长大轨件吊装铺换作业需求,切实解决目前无法合规实现的铁路线路长大轨件吊装铺换的难题。     

基于钢门式墩的现浇梁侧位横移力学性能研究

新建赣深高铁某特大桥为单线32 m简支梁桥,通过钢门式墩小角度跨越既有高铁线路,施工中采用侧位现浇、张拉脱模后整体横移顶推施工就位。为探讨侧位现浇梁横移顶推施工过程中安全性,利用有限元软件对简支梁横移过程中滑道梁、钢管立柱和钢盖梁等构件的力学性能开展了研究,并对滑道梁-门式墩过渡段连接构造进行了优化。结果表明：滑道梁、钢管立柱和钢盖梁在侧位横移初期应力较大,施工时应重点关注;在侧位横移过程中,滑道梁、钢管立柱和钢盖梁的应力和挠度均满足相关规范要求;综合考虑适用性和经济性,在钢管立柱-门式墩过渡段宜设置2片厚1 cm的加劲板实现滑道梁刚度的均匀过渡。     

钢管系杆拱桥整体浮吊架设施工技术

研究目的:钢管系杆拱桥是我国目前在城市桥梁中应用比较广泛的桥梁类型之一,尤其在通航河道上,钢管系杆拱桥是设计时首选的桥梁类型。考虑到河道的通航需求,钢管系杆拱桥的施工一般采用侧位拼装、整体吊装施工工艺较多,而整体吊装中采用浮运拖拉架设和整体浮吊两种施工方法。本文通过对丹阳市吕东大桥钢管系杆拱桥整体吊装施工工艺的研究,旨在形成一套详细的钢管系杆拱桥整体浮吊架设综合施工技术。研究结论:(1)钢管系杆拱桥整体浮吊架设施工工艺流程包括:浮吊施工准备,浮吊船就位,整体试吊,浮吊船同步后退,同步顺时针旋转90°,同步向桥位处移动,微调浮吊船、主桥就位,人工桥位精度调整、落桥,解钩、浮吊船驶离现场;(2)钢管系杆拱桥整体浮吊架设施工技术的优点有:主桥拼装与引桥施工可以同步进行,可缩短施工工期;施工安全风险小;浮吊吊装占用航道时间较短,仅占用2~3 h即可完成吊装作业,封航时间大大缩短;(3)丹阳吕东大桥采用整体浮吊架设施工,顺利完成了吊装任务,因此既有航道上钢构桥梁整体架设施工具有较大的推广前景和技术指导作用。     

88m钢-混凝土组合简支桁梁设计及施工

赣韶铁路疏解线跨京广铁路处受线路高程及桥下铁路净空限制,需采用建筑高度低的桥式结构,同时为减少后期维修保养对桥下铁路运营的干扰,桥面系不允许采用钢结构。综合考虑以上限制因素,设计采用一孔88 m钢-混凝土组合简支桁梁跨越既有铁路,桥面系采用混凝土槽形梁,此梁型具有造型美观、自重轻、跨越能力强、建筑高度低的优点,在立交条件困难时不失为一种较好的选择。文章重点介绍了桁式、桁宽、桁高、节间距及预应力槽形梁截面形式,通过有限元软件对杆件、系梁、行车道板及钢-混节点进行了系统分析,验证了设计的合理性;同时对钢-混凝土组合简支桁梁的施工进行了介绍,施工采用在既有铁路一侧浇筑混凝土槽形梁并拼装钢桁腹杆和上弦杆,然后整体侧位横移至设计位置并高位落梁,通过合理设置支墩及保护墩,保证了高位落梁的安全。