基于轮轨动力学的缓和曲线型道岔平面线型设计

为了给缓和曲线型道岔选取合适的平面线型,满足良好的行车性能并提高侧向允许通过速度,基于轮轨动力学建立车辆-道岔动力耦合模型,以42号道岔为例计算不同线型方案下轮轨系统动力响应,且分析各评价指标与列车速度间关系。研究结果表明:道岔侧股后缓和曲线的使用可保证列车中高速通过的安全性和平稳性,增加曲线半径或加设前缓和曲线可降低轮轨系统振动剧烈程度;列车侧向通过速度越高,轮轨系统振动越显著,42号道岔侧股圆曲线半径增加500 m,可使其侧向允许通过速度提高10 km/h,缓圆缓型道岔可进一步提升。     

客运专线道岔平面设计参数的动力学研究

应用车辆—轨道空间耦合动力学模型对客运专线道岔的各种平面设计方案进行了动力学分析,同时研究了道岔渡线不同夹直线长度对行车舒适性的影响。针对侧向速度160 km/h和220 km/h客运专线道岔的各种平面参数设计方案,提出了动力响应较小的优化方案。此外,计算结果表明对于由单圆曲线组成的道岔渡线,必须设置夹直线,且长度应大于车辆的长度,而对于圆缓线型或缓圆缓线型道岔渡线,夹直线的长度对车辆横向动力学性能没有显著的影响,缓和曲线之间可插入任意长度的夹直线。     

基于平面参数法的道岔线型设计研究

随着高速铁路的发展,新建客运专线最高运行速度已达到350 km/h,道岔平面线型是影响列车过岔速度的关键因素之一.针对不同的过岔速度选择合适的道岔线型,计算后得到设计参数,对指导道岔选型和设计是十分必要的.利用平面参数法推导各种平面线型的计算公式,提出道岔线型设计流程,并通过实际算例比较了各种线型的应用范围及优劣性.研究表明,列车低速过岔时宜采用小号码单圆或复圆曲线道岔,高速情况下则宜采用含有缓和曲线的道岔线型;缓和曲线的加入,可以在减小圆曲线半径的基础上提高列车的侧向过岔速度,并满足平稳性要求.     

地铁9号道岔侧向通过速度提升可行性研究

为提高地铁9号道岔侧向过岔能力,提出将9号道岔侧向通过速度提升至50 km/h,为此设计了5种道岔平面线型方案。基于车辆-道岔耦合动力学理论,分析不同的道岔平面线型方案对地铁车辆运行平稳性、安全性的影响。经方案比选可得:地铁9号道岔尖轨采用相离半切线型,尖轨尖端理论厚度增加至2 mm,尖轨冲击角取0.014 1 ~ 0.015 3 rad,既可提高尖轨的整体耐磨性,也可保证过岔较好的乘坐舒适性;导曲线半径采用350 m,有利于降低列车经过导曲线时未被平衡的离心加速度,提高列车过岔舒适性。     

道岔平面线型设计及绘制系统的研究与应用

随着高速铁路的发展,列车过岔速度逐步提高,大号码道岔侧向容许通过速度已达到160 km/h以上,而道岔平面线型是影响列车过岔速度的重要因素。通过分析道岔平面线型设计的关键技术和方法,拟定方案开发了道岔平面线型设计及绘制系统,对系统结构及功能做了总体介绍。同时应用此系统设计了38号圆缓型道岔,并从曲线长度、未被平衡加速度及其时变率和尖轨粗壮度各方面对3种不同工况做了优劣性比较。实践表明,系统能快速、精确地进行道岔平面参数值的计算和平面线型图的绘制,操作简单方便,极大地提高了设计质量和工作效率。     

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。     

高速铁路侧向220km/h道岔的研究

阐述侧向容许通过220 km/h的62号道岔的设计参数和平面线型,分析道岔转辙器、辙叉、扣件系统、无砟轨道基础和转换系统结构,对主要部件参数进行计算.利用轮轨动力学分析动车组通过62号道岔时的安全性和平稳性,总结其在现场铺设的技术关键.现场动力学测试表明,动车组以385 km/h直向和以220 km/h侧向通过62号试验道岔时安全平稳,道岔关键部件变形和强度等满足设计要求,岔区刚度均匀化,转换设备工作正常.     

1 435 mm与1 000 mm轨距三线套轨铁路道岔的动力学特性

为使两种不同轨距的货车顺利通过道岔，设计了1 435 mm与1 000 mm轨距三线套轨铁路道岔。基于多体动力学理论建立车辆-套轨铁路道岔的轮轨系统空间耦合动力学模型，计算分析货车侧向通过标准轨距铁路道岔及直向通过米轨铁路道岔时的动力学响应，并研究过岔速度对动力学响应的影响。结果表明：货车侧向过岔时，车体横向加速度最大值出现在连接部分，其他动力学评价指标最大值出现在辙叉区，且不同速度下动力学响应波动较大；货车直向过岔时，各动力学评价指标最大值均出现在辙叉区；货车以45～70 km/h侧向过岔时，轮轨力、脱轨系数存在较大波动；货车以95 km/h以上速度直向过岔时，动力学响应明显增大。为使货车在满足安全限值的条件下侧向通过标准轨距铁路道岔、直向通过米轨铁路道岔，侧向过岔速度不应高于65 km/h，直向过岔速度不应高于105 km/h。     

基于随机抽样算法的道岔容许通过速度研究

研究目的:道岔侧向通过速度是影响地铁线路运输能力的重要因素,为探明地铁道岔侧向最大通过速度,以某地铁12号道岔为例,基于迹线法和车辆-道岔耦合动力学,结合拉丁超立方随机抽样方法,生成关键动力学参数随机样本,研究标准车轮与标准钢轨和磨耗车轮与实测钢轨匹配的轮轨接触几何特性和车辆-道岔系统动力响应,以及长期运营条件下道岔侧向容许速度。研究结论:(1)轮轨关系演变后,轮载过渡延后;(2)实测轮轨匹配下,道岔侧逆向容许通过速度比轮轨为标准设计状态时低2 km/h;(3)结合长期运营条件下轮轨实际状态,考虑车辆动力学参数的随机性,所分析的12号道岔侧向容许通过速度为55 km/h;(4)针对不同的地铁道岔,均可以通过实测轮轨型面,以及考虑车辆动力学参数的随机性的方法,探明既有道岔的侧向最大通过速度,提升地铁线路的运输能力。     

基于车辆走行性能的 9号直线型道岔允许通过速度研究

基于迹线法和车辆-道岔耦合动力学,考虑长期运营条件下车轮廓形磨耗,针对标准及磨耗后LM型车轮踏面和9号直线型道岔,对道岔区轮轨接触几何和车辆侧向通过道岔转辙器的走行性能展开评价,并分析9号直线型道岔的允许通过速度。研究结果表明:标准LM型踏面的轮轨接触关系优于磨耗后踏面,其允许通过速度高于磨耗后踏面。在相同的速度下运行时,标准LM型踏面的安全性,平稳性均优于磨耗踏面。在标准LM型踏面下运行,道岔侧向允许通过速度由车体横向振动加速度控制,为50 km/h;考虑实际运营条件下踏面磨耗,道岔侧向允许通过速度由脱轨系数控制,为40 km/h。