中国铁道科学研究院2007年科技成果简介（续二）

17客运专线扣件系统研制通过分析国内外既有扣件系统技术，消化吸收欧洲扣件系统最新标准，研究制订满足中国350km·h^-1及250km·h^-1。速度等级客运专线的扣件系统技术条件和适用于有碴与无碴轨道的各种扣件系统结构型式；研究扣件系统刚度与轨道刚度的合理匹配，确定客运专线扣件系统的弹性指标及评价方法；确定减振垫层的材质，     

城市轨道交通高架线高弹性钢轨扣件的研究设计

通过对轨道交通高架线钢轨扣件的分析，确定了新型高弹性扣件的设计原则、设计参数及结构形式，介绍了新型扣件的抗疲劳及减振性能试验情况。     

桥上无缝线路附加力计算模型研究

有碴桥上无缝线路采用小阻力扣件，在梁轨相对约束的条件下，钢轨、轨枕及梁跨结构三者之间将产生较明显的相对位移，以往的计算模型没有考虑轨枕和钢轨相对位移的影响，与有碴轨道小阻力扣件桥上无缝线路工况存在较大偏差．为此，建立了一种能综合考虑钢轨、轨枕、梁体三者相互作用的有碴轨道小阻力扣件桥上无缝线路附加力计算力学模型，给出了算例，对不同扣件纵向阻力工况下计算结果进行了对比．结果表明：扣件阻力明显影响钢轨及墩台附加力的变化，扣件阻力较小时，作用在墩台上及钢轨上的附加力变化较快，扣件阻力较大时，变化较慢；墩台刚度不同，则作用在墩台上及钢轨上各种附加力随扣件阻力的变化规律也有很大差别．     

单趾弹簧扣件的设计与实践

单趾弹簧扣件系无挡肩分开式弹性扣件，扣压力稳定，保持轨距，方向的能力强，绝缘性能好，个有一定的减震，减噪及调距，调高功能，是适用于地铁轨道的弹性扣件，目前，这种扣件已铺设于广州地铁一号线。     

谐振式浮轨扣件在高架桥上应用分析

为减少因地铁列车运行时钢轨产生的振动及其噪声辐射，研发一种改进型谐振式浮轨扣件系统，它充分利用其谐振质量及弹性元件的动力吸振和隔振特点，能有效地减少钢轨及道床的振动。介绍该系统试验中采用的轨道道床及钢轨的振动测试方法，以及在南京地铁1号线高架桥上分别采用DTVII2型扣件和谐振式浮轨扣件的轨道系统的减振效果。对比试验表明，谐振式浮轨扣件具有较好的吸收钢轨振动的能力，有很好的钢轨减振及道床隔振综合效果，就道床的振动水平而言，谐振式浮轨扣件道床相比DTVII2型扣件道床降低13dB左右，谐振式浮轨扣件的钢轨波磨也得到了很好的抑制作用。     

市域铁路大调整量扣件系统设计研发

我国运营的市域铁路线路中，部分无砟轨道地段由于施工控制不佳或线路沉降超标，使用垫板将扣件调整至最大调高状态，钢轨线形仍无法达到运营要求。结合市域铁路现场实际需求，研发一种新型大调整量扣件系统，扣件系统调高量提升至60 mm。通过对扣件系统关键参数及零部件理论计算分析，验证扣件系统的强度性能；开展扣件系统试制和室内试验，证明扣件系统各项指标满足规范要求，安全可靠，调高快捷方便。该研究可为解决市域铁路土建结构不均匀沉降较大问题提供参考。     

基于钢轨频响特征扣件扣压力评估技术研究

扣件压力是影响轨道交通轨道扣件运行质量与安全的重要参数之一。通过激振钢轨，采集钢轨振动测试数据，运用HHT方法和边际能量累积值分析钢轨频响特征，进而判断在一定范围内是否存在扣件松脱。研究结果表明：激振下钢轨其振动边际能量主要集中于1 200 Hz附近，同一位置处，随扣件扣压力不断减少，扣件边际能量累积值持续增大；通过实测边际能量累积值，可识别敲击点左右各3 m范围扣件扣压力是否存在不足。本文研究可为扣件扣压力检测及评估提供一种相对快捷、准确的方法。     

高速铁路钢轨波磨对弹条疲劳寿命的影响

为研究高速铁路钢轨波磨对扣件弹条寿命的影响，建立了车辆-轨道耦合动力学模型、扣件弹条瞬态有限元模型、扣件弹条疲劳寿命预测模型，仿真计算了列车高速通过波磨波长60～160 mm、波深20～160μm的钢轨波磨区段时扣件弹条的动态响应及疲劳寿命。结果表明：列车通过波磨钢轨时，钢轨对扣件的作用力及钢轨垂向位移变化曲线均发生明显的高频波动，其波动频率与钢轨波磨引起的激励频率一致，导致弹条动应力大幅增加；当波磨波深相同、波长在80 mm和130 mm时，波磨通过频率与扣件弹条固有频率接近，从而产生共振，导致扣件弹条动应力明显增大而疲劳寿命明显降低；同一波长下，随着波磨波深增加，扣件弹条动态响应加剧，疲劳寿命大幅降低。     

混凝土枕用无螺栓扣件的铺设及养护维修

混凝土枕用无螺栓扣件的铺设及养护维修铁道部建设司标情所洪瑚混凝土轨枕用扣件按其结构型式的不同可分为有螺栓扣件及无螺栓扣件两大类。我国以往大量采用的扣板式扣件、弹条１型扣件以及德国的伏司龙扣件、法国的拿勃拉扣件、日本的３号混凝土枕用５型改良形扣件等均属...     

发展我国钢轨扣件的几点建议

发展我国钢轨扣件的几点建议铁道部专业设计院线路所吴建忠随着混凝土枕及新型轨下基础的发展，扣件作为轨道结构的重要部件也在不断发展，其重要性越来越为各国所认识，扣件联结的牢靠程度，直接影响轨道结构的质量。根据多年的实践经验，世界各国都相继认识到，对于任何...     

扣件系统组合失效对钢轨参数的影响研究

以应用于高速铁路的Vossloh300-1型扣件系统为研究对象,分析扣件系统组合失效对轨道系统钢轨参数的影响。首先建立轨道系统的分析模型,并利用扣件系统失效与3个刚度的关系,建立扣件系统不同失效工况模型;其次分析扣件系统完全失效、扣件弹条完全失效及扣件系统部分失效3种组合失效的极端工况下,扣件失效的数量与钢轨变形和钢轨转角的关系。最后的结论为轨道系统安全检测参数的提取提供一定的理论依据。     

基于截线法的铁路扣件骨架提取算法

为了能够精确描述铁路扣件端部形状,提高铁路扣件的识别率,以及满足扣件检测的实时性要求,提出了一种基于截线法的铁路扣件骨架提取算法。首先,通过预处理得到原始图像的二值图像及其感兴趣区域;其次,应用不同方向的方位距离变换计算扣件各端部区域的骨架生长点;然后,以骨架生长点为中心沿扣件的弯曲方向分别利用水平线族和竖直线族扫描扣件端部轮廓,得到截线段后,计算其中心点;最后依次连接骨架生长点和所有截线中心点即可得到完整的扣件图像骨架。理论分析与实验结果证明,本文算法对扣件形状的描述能力强,并且可以准确识别扣件形状。对于复杂图像的识别具有较好的效果,在识别缺陷扣件时具有较强的应用优势。算法运行时间较短,可以达到实时性的要求。     

城际铁路桥上纵向承台式无砟轨道扣件系统关键参数研究

为研究城际铁路纵向承台式无砟轨道扣件系统关键参数取值,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立客车-无砟轨道-桥梁耦合动力学模型,分析扣件刚度、扣件间距对桥上无砟轨道系统动力响应的影响规律,并基于层次分析法,对桥上无砟轨道系统动力特性进行综合评价。结果表明:随着扣件系统刚度增大,钢轨垂向位移减小,车体振动加速度、轮轨垂向力、轮重减载率和桥梁振动加速度均增大;随着扣件间距的增大,轮轨垂向力减小,车体振动加速度、轮重减载率、钢轨垂向位移和桥梁振动加速度均增大;综合考虑轨道变形以及工程造价,建议扣件系统刚度为50～80 kN/mm,扣件间距为0.6～0.7 m。     

轨下支承参数对钢轨声振特性影响研究

钢轨辐射噪声是轮轨噪声的主要组成部分,轨下支承参数对钢轨的振动与声辐射有着较大的影响。为研究轨下支承参数对钢轨声振频域特性的影响,基于FEM/BEM方法,建立钢轨振动力学模型和声学边界元模型,分析轨下扣件支承间距、支承刚度和支承阻尼对钢轨声振特性的影响规律。结果表明:扣件支承间距对钢轨的声振特性影响不明显;在20~200 Hz之间,合理大小的扣件支承刚度可以有效地减少钢轨振动与声辐射;合理大小的扣件支承阻尼可以有效地减少钢轨振动的频率范围为20~2 000 Hz,合理大小的扣件支承阻尼可以有效地减少钢轨声辐射的频率范围为100~1 000 Hz;扣件支承阻尼对钢轨声振特性影响的频域明显要宽于扣件支承刚度。     

不同弹性扣件下钢轨振动仿真分析

建立一般弹性扣件、粘结板式弹性扣件和轨道减振器扣件下的轨道模型,用有限元法模拟分析列车移动荷载作用下,不同扣件刚度、不同行车速度时钢轨的振动和荷载的传递情况。计算结果表明,随着行车速度提高,钢轨振动加剧,扣件支反力增大;随着扣件刚度减小,钢轨振动增加,扣件支反力减小,冲击荷载传递减小。     

时速160 km城市快轨有挡肩扣件研究

为满足城市快轨交通高平顺性、高稳定性、少养护量的要求,在吸收高铁及城际铁路轨道先进技术的基础上,开展城市快轨有挡肩扣件的设计研究:(1)采用有挡肩、螺栓的结构,优化了扣件的受力状态,进而提高轨道强度和稳定性,可有效解决以往地铁扣件存在的病害,大大降低养护维修工作量;(2)扣压件采用国铁Ⅱ型弹条和新型小阻力弹条,可实现不同的扣件纵向阻力,满足地下线、高架桥等不同工况的使用要求;(3)通过优化扣件结构和主要部件的尺寸,有效降低了扣件的造价。理论计算和试验结果表明,该有挡肩扣件性能满足时速160 km城市快轨的运营要求,达到了预期效果。     

地铁车辆段大间距立柱式检查坑轨道受力特性研究

为明确车辆段库内扣件大间距立柱式检查坑轨道的受力特性,基于有限单元法,研究不同扣件间距对轨道受力变形的影响;通过ANSYS与LS_DYNA建立车辆-轨道耦合动力学模型,对实际列车动荷载下的轨道受力变形进行计算;建立扣件锚固螺栓精细化有限元模型,进一步分析螺栓的受力情况.结果表明:(1)在列车静荷载作用下,随着扣件间距增...     

现代有轨电车新型扣件系统研究

针对现代有轨电车轨道系统特有结构特点,文章开展现代有轨电车新型扣件系统设计研究。新型扣件系统采用有挡肩弹性不分开式结构,优化扣件受力状态,结构简单。基板采用非金属材质,提高绝缘和防腐性能,延长扣件使用寿命,增设防松垫圈,持续为螺帽提供压紧力,防止螺栓松动。针对现代有轨电车新型扣件系统,建立有限元分析模型,对新型扣件系统进行力学特性分析。基于设计方案,进行厂内试制,完成扣件各零部件和组装状态下的现场试验。理论研究和试制试验均表明,该扣件系统安全可靠,各项指标均满足规范要求,适用于现代有轨电车轨道系统。     

高架轨道-桥梁耦合系统振动特性分析

分别建立了钢弹簧浮置板轨道-桥梁耦合系统、弹性扣件轨道-桥梁耦合系统的有限元模型,分析比较了该2种轨道-桥梁耦合系统在不同桥梁支座下的振动特性。结果表明,桥梁弹性支座降低了系统的刚度,从而使系统的固有频率低于刚性支座下的固有频率;钢弹簧浮置板轨道-桥梁耦合系统的固有频率随着轨道板下弹簧刚度的增大而增大;扣件刚度的改变对于弹性扣件轨道-桥梁耦合系统的振动特性几乎没有影响;钢弹簧浮置板轨道-桥梁耦合系统以及弹性扣件轨道-桥梁耦合系统的固有频率均低于桥梁自身的固有频率。     

一种改进的十字交叉轨道扣件定位方法

针对传统的十字交叉定位法对轨道扣件区域定位不准确,对图像要求较高,需要特定角度的光照采集才能实现扣件定位,定位过程较慢等问题,提出一种改进的十字交叉定位法对其进行定位。通过对其图像中扣件的初步位置判断定位,然后用中值滤波的图像增强,Canny算子的边缘提取,灰度投影的判断来提高定位准确性,加快定位速率,通过实验表明,改进的定位方法能够很好解决光照采集角度、快速有效的定位和判断出扣件,实现对扣件区域的初定位。