30t轴重下朔黄铁路轨道结构强化技术试验研究

本文针对朔黄铁路开行30t轴重货车时既有轨道的适应性与强化措施等问题,进行了系统的理论与试验研究。采用动力仿真分析与30t轴重货车实车试验相结合的方法,分析30t轴重下轨道结构的适应性。朔黄铁路既有轨道结构能满足大轴重货车近期少量开行的要求,但大轴重货车作用于轨道的动态荷载会明显增加,既有轨道结构面临轨道部件伤损增加、疲劳寿命缩短、小半径曲线稳定性储备不足等问题。根据30t轴重下轨道结构荷载特点,有针对性地开展轨道结构强化措施的研究,重点开展SH-Ⅰ型重载轨枕与SH-Ⅰ型重载扣件、小半径强化措施、75kg/m钢轨移动闪光焊技术、直线钢轨打磨廓面、重载道岔的研发等工作,各强化措施均已在朔黄铁路实施。对朔黄铁路既有轨道结构的强化改造,可全面提升轨道结构等级,能满足30t轴重货车的运营要求。     

客货混运线路重载运输条件下钢轨适应性分析及强化措施

为解决大包铁路客货混运重载运输条件下钢轨长期适应性问题,从钢轨疲劳伤损、曲线钢轨磨耗和钢轨接头伤损方面进行论述和分析。根据现场调研及动态测试结果,提出大包铁路提升钢轨等级、强化小半径曲线、道岔等特殊区段轨道结构等强化措施;建议新建列车轴重25 t及以上的线路应铺设75 kg/m钢轨或60 kg/m及以上高纯度钢轨,并铺设跨区间无缝线路,按《铁路线路修理规则》规定的修理周期进行大型机械养护维修作业。     

米轨钢枕铁路无缝线路适应性分析

米轨钢枕铁路轨排框架较轻、线路阻力小,应用于无缝线路存在适应性问题。以坦桑尼亚中央线为例,针对米轨钢枕线路的结构特征与特殊运营条件,分析了不同曲线半径、不同阻力等条件下的线路稳定性、钢轨强度,评估铺设无缝线路的适应范围。研究表明:在R300m曲线段无缝线路强度、稳定性可直接通过验算;对R≤300m曲线段采取轨枕加密措施后,强度及稳定性满足要求;但考虑坦桑尼亚地区温度变化较大,允许温升下稳定性安全余量有限,故应在R≤300m小半径曲线段设置必要的加强措施;建议道床选取有砟肩的型式,砟肩高300 mm、宽300 mm。     

一种小半径曲线桥上无缝线路稳定性加强方案研究

针对小半径曲线桥上无缝线路稳定性问题,提出一种无缝线路稳定性加强方案,建立了考虑护轨作用的计算模型,通过修改计算参数,分析护轨本身和加强方案对桥上无缝线路稳定性的影响。结果表明:考虑护轨的影响,曲线半径小于600 m地段的无缝线路稳定性会被降低;在加强方案下,曲线半径大于250 m地段的无缝线路稳定性均能够得到提高,且随着曲线半径增大,提高量显著增大;加强方案下的护轨横撑槽钢强度能够满足要求;建议在进行小半径曲线桥上无缝线路稳定性分析时考虑护轨的影响,采用60 kg/m钢轨护轨的对桥上无缝线路稳定性影响的效果要好于采用50 kg/m钢轨护轨。     

重载铁路小半径曲线跨度32m简支T梁设计研究

铁路专用线是近几年快速发展的铁路建设形式之一,重载小半径铁路专用线更是主要的发展方向。晋中南铁路专用线采用300 k N轴重列车活载,其单线最小曲线半径300 m,双线最小曲线半径600 m,超出32 m常用跨度简支T梁梁图适用范围,而采用更小跨度的简支T梁或连续箱梁不经济。根据铁路小半径重载桥梁的特点,提出小半径曲线下重载铁路简支T梁的设计方案。重点研究适用于小半径简支T梁的偏载计算,分别提出恒载偏载和活载偏载的计算方法。目前多条专用线已经通车运营,实践证明设计方案是合理可行的。     

小半径曲线铺设无缝线路适应性研究

小半径曲线因易发生高温胀轨等多采用有缝线路,大量存在的钢轨接头加大了轮轨动力冲击,轨道几何形位变化快,成为病害集中高发区,加剧小半径曲线钢轨伤损的形成与发展,增加了养护维修工作量及难度。随着无缝线路实践经验的积累及线路养修技术的进步,此类线路换铺无缝线路成为工务部门的优先选择。本文对半径<400 m地段的线路无缝化方案进行了可行性研究,从线路稳定性及钢轨强度两方面出发,提出曲线半径300 m及以上的小半径曲线铺设无缝线路、曲线半径300 m以下仍用有缝线路的技术方案,部分取消钢轨接头,对减少养护维修工作量、节约运营成本具有重要意义。     

30t轴重荷载作用下桥上曲线动力响应影响范围

研究目的:结合我国近年来重载铁路设计情况,针对大轴重条件下桥上曲线设置实际,通过建立钢轨、轨枕、道床及桥梁多层体系有限元模型,理论上探讨800 m半径曲线地段30 t轴重列车荷载作用下线路结构动力性能,分析列车荷载作用下线桥动力响应影响范围问题,以供我国重载铁路线路设计参考。研究结论:(1)800 m半径曲线地段30 t轴重列车荷载作用下桥上曲线线路结构动力性能指标满足规范标准要求,桥梁及线路设计方案合理;(2)重载列车行经桥上曲线地段时,离心力及轴重作用引起的线路结构动力响应影响到列车运行位置相邻桥梁一跨范围(32 m);(3)列车编组大于4节后,编组数增加仅影响线路结构动力响应持续时间,不会对动力响应峰值产生影响;(4)本研究成果对重载铁路桥上曲线设计具有参考意义。     

金千线铺设无缝线路设计方案分析

通过对金千线上存在的R=250 m、300 m、400 m及以上小半径曲线铺设无缝线路在温度力作用下的稳定性及强度进行分析,提出半径R≥400 m地段铺设无缝线路以及R<400 m采取有缝线路的设计方案,消除了部分钢轨接头,从而提高了经济效益。     

小半径曲线无缝线路养修技术

对于曲线半径为400 m以下无缝线路作业问题未见过相关的作业指导文件,文章结合既有线养修实践,分析了小半径无缝线路的一些特点,并对小半径无缝线路涉及到的作业轨温条件、钢轨磨耗、防胀防断等问题做了初步探讨.     

朔黄铁路铺设75kg/m钢轨跨区间无缝线路的实践

为适应年运量增长和重载运输的需要,朔黄铁路加大技术投入改善线路条件,在神池南—三汲区段铺设75kg/m钢轨跨区间无缝线路。在设计过程中,针对线路平纵面技术条件差、小半径曲线集中且数量多、桥隧多且延展长、坡度大等特点制定相应技术方案,组织技术攻关,通过采用4h天窗施工、500m长轨条、现场胶接绝缘等先进的技术配套和组合,确保无缝线路顺利铺设,单元轨节长度在国内首次突破2500m。在三汲—黄骅港区段,结合地处平原、坡度小、曲线少、半径大等平纵断面技术条件好的优势,优化改进无缝线路设计施工技术方案。     

R＝350m曲线铺设无缝线路的研究

论文介绍了最大轨温差幅度达到80．3℃、R＝350m曲线上铺设无缝线路的用其结果，突破了TB2098－89关于无缝线路铺设曲线半径不小于400m、最大轨温差幅度不超过72℃的限制。在分析小半径曲线铺设无缝线路特点的基础上，根据TB2098－89和TB2034-88，对秦皇岛地区R＝350m曲线铺设无缝线路的稳定性和强度进行检算，提出采用Ⅲ型轨枕、I级石碴的轨道结构强轨道横向稳定性的试验方案，并在无缝线路铺设以后，对道床向阻力进行了测试，验算的最大温差幅度比实际值富裕39．7℃，表明试验曲线无缝线路稳定性是有保证的。通过对实际铺设的无缝线路长达400天、通过总重87MGT的观测，无缝线路没有出现失稳现象，钢轨纵向位移和实际锁定轨温变化值都在允许范围内，钢轨磨耗2．7mm较以前的有缝线路7mm减少2．5倍，取得了经济效益。     

小半径曲线铺设无缝线路的研究与应用

用无缝线路稳定性统一公式对小半径曲线无缝线路进行稳定性检算时存在局限性，把轨道在温度力作用下的变形曲线设为正弦曲线的半波，可得出适用于R≤600m的小半径曲线的修正计算公式，并在无缝线路设计中应用。     

27t轴重条件下轨道结构劣化规律和适应性分析

针对既有轨道结构在27 t轴重条件下的劣化问题,在北同蒲(大同—蒲州)线、大秦(大同—秦皇岛)线选择有代表性区段建立跟踪观测试验段,在试验段内铺设了强化型扣件进行长期跟踪观测,并结合仿真计算和现场测试,研究27 t轴重条件下轨道结构的劣化规律和适应性。研究结果表明:目前使用的U78CrV在线热处理钢轨、Ⅲ型混凝土轨枕及配套的弹条Ⅱ型扣件、道床基本适应27 t轴重车辆运营需求,但建议小半径曲线区段更换为加强型扣件或Ⅳ型混凝土轨枕,以提高线路稳定性和承载能力。     

轨撑加强的小半径曲线动态轨距分析

为控制小半径曲线动态轨距扩大,一般采用轨撑和轨距拉杆对轨道进行加强,但大机捣固道床时需拆除轨距拉杆,增加了养护维修工作量。为提升小半径曲线大机养护的便利性,研究小半径曲线拆除轨距拉杆只采用轨撑的可行性。建立轨撑和轨距拉杆加强的小半径曲线横向受力计算模型,分析轨撑、轨距拉杆以及两者组合使用对小半径曲线动态轨距保持能力的影响。研究表明：仅采用弹性轨撑即可有效保持小半径曲线动态轨距的稳定,建议在曲线半径R<350 m,每隔1根轨枕安装1对轨撑;350 m≤R<450 m,每隔2根轨枕上安装1对轨撑;450 m≤R<600 m,每隔3根轨枕上安装1对轨撑;R≥600 m和直线根据线路状态可适当安装。     

3万吨重载列车作用下小半径曲线段轨道结构横向稳定性分析

建立了朔黄铁路3万吨C80重载列车纵向动力学模型、机车和车辆动力学模型及轨道结构有限元模型，分析了重载列车通过小半径曲线段时最大车钩力分布、车辆运行安全性以及轨道结构横向稳定性。结果表明：3万吨重载列车最大压钩力一般大于拉钩力，压钩力最大值主要出现于第二个万吨编组的前部和第三个万吨编组的中部；3万吨重载列车作用下压钩力、拉钩力、轮轴横向力、轨排横向位移的最大值分别为1 205.00、1 062.10、83.88 kN和1.22 mm，均小于安全限值，满足列车运行安全和轨道结构横向稳定性要求；通信故障情况下脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力和轨排横向位移均大于正常通信情况下，且其最大值均出现于半径400 m曲线段。     

重载铁路小半径曲线换铺无缝线路施工技术

结合朔黄铁路换铺75 kg/m钢轨无缝线路施工,总结既有线小半径曲线换铺75 kg/m钢轨无缝线路的施工技术,介绍了施工工艺和各工序技术要求,重点说明了施工中困难情况的处理方法.     

半径250m曲线无缝线路稳定性分析及加强措施

本文通过分析不同工况对半径250 m曲线无缝线路临界轨温的影响,合理确定半径250m曲线作业轨温范围及稳定性影响因素.结合现场养护维修过程中遇到的问题和设备整修方法,从钢轨选用及修理、轨枕选用、道床修理等方面提出半径250 m曲线稳定性控制措施.     

曲线段有砟道床横向阻力分布及其影响研究

研究目的:为确定曲线段道床横向阻力分布及其对无缝线路稳定性的影响,对某曲线半径为800 m的曲线线路开展道床横向阻力现场原位测试,测试直线、缓和曲线及圆曲线段的道床横向阻力。基于测试结果,建立直线-缓和曲线-圆曲线一体化无缝线路稳定性计算模型,分析缓和曲线段道床横向阻力分布对无缝线路稳定性的影响,从而为无缝线路设计提供指导。研究结论:(1)道床横向阻力测试中应避免反向顶推轨枕,以确保前后测试数据的一致性和重复性;(2)曲线段道床横向阻力存在显著差异,圆曲线中点、直线测点的道床横向阻力分别是缓和曲线中点阻力值的1.21倍、1.37倍;(3)缓和曲线段无缝线路的最小临界温升小于圆曲线段,并受缓和曲线段道床横向阻力分布的影响;(4)为避免缓和曲线段无缝线路先于圆曲线段线路发生失稳,确定了道床横向阻力不同分布下曲线半径300～1 000 m对应缓和曲线中点道床横向阻力最小值;(5)本研究成果可为无缝线路稳定性分析提供指导。     

考虑多影响因素的无缝线路稳定性研究有限元法

根据轨道结构特点以及轨道胀轨变形特征,将扣件、轨枕和道床模拟成一个弹性约束单元,导出约束单元的扭转刚度,将线路初始弯曲变形部分模拟成初始弯曲变形单元,从而建立考虑线路初始弯曲变形部分位置发生变化、不同初始弯曲变形弦长和初始弯曲变形矢度以及不同钢轨类型和曲线半径对无缝线路临界温升影响的无缝线路稳定性研究有限元法。算例分析结果表明:曲线半径越大,初始弯曲变形弦长越小,60kg·m-1钢轨线路比50kg·m-1钢轨线路的稳定性更高;曲线半径越小,初始弯曲变形弦长越大,50kg·m-1钢轨线路比60kg·m-1钢轨线路的稳定性更高。对于曲线半径较小的线路,初始弯曲部位越靠近线路纵向两端,线路的稳定性越差;扣件、轨枕和道床组成的约束单元刚度降低,临界温升也随之降低,会影响无缝线路的稳定性。     

重载线路设计参数的研究

重载铁路由于列车轴重的增加,对线路的破坏影响较大.改善线路的基本参数,特别是减缓线路的限制坡度、加大最小曲线半径,是各国改造重载运输线路、适应列车轴重提高的重要方面.本文通过研究各国重载线路的参数,以及参考国内第一条重载铁路--大秦线的线路参数,结合我国铁路的实际情况,对我国的重载线路提出建议性参数.