基于Ⅱ型弹条的小半径曲线扣件设计研究

通过对既有普通线路小半径曲线扣件系统存在的弹条扣压力衰减快、轨距块断裂、垫板裂化等问题展开小半径曲线用扣件系统优化研究。在II型扣件系统基础上,增设12 mm厚铁垫板和4 mm厚的尼龙垫片,将挡板座与铁垫板一体化设计,共同承担钢轨传来的横向力,改进后的扣件系统与Ⅲa型轨枕配套使用,轨距调整量可达18mm,满足小半径曲线轨距加宽15 mm的使用要求。并用有限元软件计算弹条采用不同半径时的各项技术指标,结果表明:弹条直径选用14 mm时,扣压力较大,最大等效应力和弹程适当,各项性能最优。将设计优化后的扣件系统在某编组站溜放线进行试装,接近1年的使用表明该扣件系统应用状况良好,未出现弹条松动、轨距扩大现象,Ⅲa型轨枕的病害也大大减少。     

防脱护轨在城市轨道交通连续长大单坡地段的应用研究

列车脱轨会造成重大经济损失及人员伤亡。针对乌鲁木齐市轨道交通1号线连续长大单坡的线路特点,对比分析了未安装护轨和安装护轨时横向水平力及脱轨系数。结果表明,有必要在长大坡度区段的变破点附近和长大坡度与小半径曲线重合区段设置防脱护轨。     

城市轨道交通连续长大单坡列车运行性能仿真分析

针对乌鲁木齐轨道交通1号线连续长大单坡、竖缓重叠较多的工程特点,建立了车辆-轨道多体动力学模型。选取最不利线路区段,并考虑了目前常用的轨道几何不平顺谱,分析了列车在正常制动工况与紧急制动工况下的安全性。分析发现,在大坡道与小半径平曲线重叠路段,列车正常下坡制动和紧急制动都会引起脱轨系数和轮重减载率增加,其中紧急制动对列车运行性能和安全性的影响较大。脱轨系数最大值为0.47,轮重减载率最大值达到0.54。大坡道与小半径平曲线重叠路段为脱轨高风险地段,建议在此类路段设置防脱护轨。     

Ⅰ型板式轨道上的扣件在曲线地段的调高调距分析

研究目的:Ⅰ型板式无砟轨道在曲线地段铺设时,由于轨道板是3～6m长的直线形混凝土板,板上扣件受扣件正矢、曲线超高等因素的影响,轨道板上的扣件会丧失一部分调高调距能力。为此,本文就扣件在曲线地段损失的调高调距能力进行详细、具体的计算分析。研究结论:在小半径曲线地段轨道板上的扣件调高调距能力丧失较多,Ⅰ型板式无砟轨道尽量铺设在曲线半径不小于1 600 m的地段;曲线半径越大,扣件正矢就越小,钢轨之间的轨距调整量的损失就越小,线路在运营养护阶段的轨距调整富余空间就大,同时轨道板上超高递减差就越小,这样既有利于施工,又有利于今后的养护维修。     

带减振扣件的整体道床轨道横向稳定性分析

为分析列车制动力和温度荷载对小半径曲线上带减振扣件整体道床轨道横向力学特性的影响,为小半径曲线上无砟轨道设计提供理论依据。参考贵阳地铁1号线带减振扣件的整体道床结构形式,简化钢轨-桥梁-墩台垂向耦合力学模型,应用有限单元法,计算分析不同列车制动力和温度力对小半径曲线桥梁轨道结构横向力学特性的影响。计算分析结果表明：从无砟轨道稳定性角度出发,对于在有小半径曲线桥梁上的带减振扣件的承轨台整体道床轨道,建议当圆曲线半径为450 m时,扣件横向刚度要大于5×107 N/m;当扣件横向刚度为5×107 N/m时,圆曲线半径要大于450 m;当扣件横向刚度为1×108 N/m时,圆曲线半径要大于350 m。当圆曲线半径为450 m时,为减小制动力对曲线钢轨的影响,建议尽量减小曲线长度,缩小钢轨横向位移值。     

CRTSⅠ型板式无砟轨道在曲线地段的扣件调高调距分析

CRTSⅠ型板式无砟轨道在曲线地段铺设,由于扣件正矢、超高等因素的影响,轨道板上的扣件会丧失一部分调高调距能力。以宁安铁路为例对此进行了计算分析,经分析轨道板在小半径曲线地段扣件调高调距能力丧失较多,对线路今后的运营维修不利,因此建议CRTSⅠ型板式无砟轨道尽量铺设在曲线半径较大的地段。     

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。     

神朔线三机集中牵引单元万吨列车条件下线桥适应性试验研究

采用三机集中(以下简称3+0)牵引单元万吨列车与分散牵引相比可显著提高站场作业效率。通过在神朔线选取小半径曲线和长大坡道的轨道结构和典型桥梁,试验研究了在神华号机车3+0牵引万吨列车条件下线桥动力性能。结果表明:实测轨道结构的脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力等安全参数和钢轨横向位移、轨距扩大量等轨道结构稳定性参数均在安全限值和允许范围内;梁体横向和竖向动力响应满足规定要求;与运营货车相比,线桥各参数实测值无明显变大,可以常态化开行集中牵引单元万吨列车,但须对小半径曲线(曲线半径≤500 m)、连续曲线及长大坡道地段的线桥状态加以监测。     

弹条Ⅱ型扣件组装配置方式分析

《弹条Ⅱ型扣件第1部分:组装与配置》(TB/T 3065.1—2002)对60 kg/m钢轨配套Ⅲa型轨枕时不同轨距下弹条Ⅱ型扣件组装配置方式有详细规定,但未规定其他工况如60 kg/m钢轨配套Ⅱ型轨枕、75 kg/m钢轨配套Ⅱ型轨枕、75 kg/m钢轨配套Ⅲa型轨枕等条件下弹条Ⅱ型扣件的组装配置方式。本文对影响轨距的轨枕形式、钢轨尺寸、轨底坡等关键因素进行了分析,通过计算得出了60 kg/m钢轨配套Ⅱ型枕、Ⅲa型枕和新Ⅱ型枕时不同轨距下弹条Ⅱ型扣件的组装配置方式,以及75 kg/m钢轨配套Ⅱ型枕、Ⅲa型枕和新Ⅱ型枕时不同轨距下弹条Ⅱ型扣件的组装配置方式,并对TB/T 3065.1—2002中弹条Ⅱ型扣件轨距挡板和挡板座配置表中轨距调整量-2 mm时的配置方式提出了修改建议。     

山区铁路小半径曲线钢轨接头病害综合整治技术

针对成都铁路局山区铁路小半径曲线接头病害严重的情况,研发了2.5 mⅢb型混凝土枕、弹性调高扣件、扣件通用型桥式接头夹板。通过采用新的轨道结构,铺设准无缝线路和Ⅰ级优质道碴等综合整治技术,使钢轨接头病害大幅度减少,运营实践证明取得了良好效果。     

采用Ⅱ型轨撑提高小半径曲线轨道强度

在小半径曲线上采用新研制的Ⅱ型轨撑，有利于提高钢轨的稳定性，保持钢轨轨距，减少钢轨横向变形和不均匀磨耗，并可取消原采用的易折损的轨距杆，从而大大提高小半径曲线轨道强度。     

桥式扣件通用型接头夹板的研究

针对山区铁路小半径曲线钢轨接头扣件不通用、新旧轨台阶、接头支嘴等问题，研究出桥式扣件通用型接头夹板，通过受力分析、强度检测和上道试用，论证了其良好的推广应用价值。     

城市轨道交通工程小半径曲线组合道岔轨道施工技术

根据重庆轨道交通6号线大剧院车站设计的小半径曲线组合道岔实际情况,针对小半径曲线组合道岔进行施工,通过试验性理论计算、现场模拟对比、量测及针对性研究,对于道岔布置、轨底坡超高、曲线加宽、道岔弯曲状态下几何尺寸的调整及道岔道床施工技术进行了攻克,施工完成的曲线道岔满足大剧院站线路连接及车辆折返要求,同时完善了曲线道岔施工技术流程。     

企业专用线小半径曲线的养护

企业专用线小半径曲线病害的成因复杂,钢轨磨耗、轨道几何尺寸变形、机车车辆作用在轨道上的附加力均是小半径曲线病害的重要成因.调整好几何尺寸,加强轨道结构,探索小半径曲线变化规律,可以有效防止小半径曲线病害的产生.     

地铁小半径曲线轨道扣件参数对钢轨波磨的影响

针对地铁曲线线路中出现的钢轨波磨现象,基于地铁小半径曲线轨道上轮轨间蠕滑力饱和引起轮轨系统摩擦自激振动从而导致钢轨波浪形磨耗的理论,借助有限元方法,建立不同扣件类型的轮轨系统接触模型,并采用复特征值方法研究在车辆通过小半径曲线线路时轮轨系统的稳定性,研究不同扣件模拟方式及刚度对钢轨波磨的影响。对比计算结果可以发现:相比于使用弹簧阻尼单元,采用实体单元模拟扣件的模型结果更贴近现场数据;在轨下垫板与钢轨分别设置接触和固定连接的模型中,接触模型的仿真结果更加理想。由此可见,研究钢轨波磨时,接触模型是一种较为可取的仿真方式;一定范围内改变扣件的刚度对摩擦自激振动产生时对应频率的大小影响甚微,但扣件的垂向刚度值过小会使波磨现象更加严重。     

南京地铁DTⅥ2型扣件弹条折断原因分析

根据南京地铁DTⅥ2型扣件弹条折断情况的统计和分析,发现折断主要集中在小半径曲线地段.从曲线地段轨道振动强烈、弹条安装不规范、设计缺陷、轨道不平顺等方面找出弹条折断的原因,并提出整治弹条折断的措施.如:通过定期对曲线地段钢轨打磨、增加扣件弹性、合理选择轨道减振形式等来减缓曲线地段轨道的振动,规范弹条安装,加强线路养护等.     

成段更换Ⅲa型预应力混凝土枕轨距缩小原因分析

近几年来线路大修中成段更换Ⅲa型预应力混凝土枕（专线3393）,安装Ⅱ型或Ⅰ型弹条扣件线路轨距调整量普遍缩小4～8mm左右,通过研究、分析找出了Ⅲa型混凝土枕不同于以往旧型轨枕的设计：一个影响轨距的关键设计尺寸的改变;同时对铁道行业标准TB/T3065.1-2002中弹条Ⅱ型扣件轨距挡板和挡板座号码配置表的适用范围提出补充修改建议,并对配置表中的一处错误提出改正建议。     

曲线上钢轨横向位移影响因素分析

为研究曲线上钢轨横向位移的影响因素,建立了包括钢轨、轨下垫层、扣件的有限元模型,分析了在有、无列车荷载的作用下钢轨的横向位移随曲线半径、升温幅值的变化规律,及钢轨在受温度力这种分布力作用时扣件参数对钢轨横向位移的影响。结果表明在升温幅值较大的小半径曲线上,温度力会使钢轨产生较大的横向位移;扣件对钢轨横向位移的影响与钢轨所受的荷载有关,适当增加弹条的扣压刚度可减少温度力引起的钢轨横向位移。     

高速铁路站区小半径曲线减磨研究

高速铁路站区小半径曲线的钢轨磨耗已成为影响高速动车组运行品质和安全的重要因素。以高铁动车组和高铁站区小半径曲线为研究对象,采用多体动力学软件,建立车-线多体动力学仿真模型,研究车辆通过曲线时产生钢轨侧磨的动力学原因,并调整超高、轨底坡、摩擦因数、型面等参数的设置,从而确定钢轨侧磨的控制性因素,并提出减缓高铁站区小半径曲线钢轨侧磨的建议。     

75kg·m-1钢轨用轨撑设计与铺装试验

针对重载铁路小半径曲线和长大坡道线路的轨距、线型难于保持,外轨侧磨严重,养护维修工程量大的情况,研制了普通型和减振型2种形式的75 kg·m-1钢轨用轨撑.在大秦线的轨道动力特性试验和现场试铺表明:与既有Ⅱ型弹条扣件相比,安装2种轨撑后测试断面的轨头横向静刚均有大幅增大,其中,外轨轨头的横向静刚度增大40%～54%,内轨轨头的横向静刚度增大9%～113%;轨撑提高了钢轨的横向抗力和抗倾覆的能力,提高了行车安全性;钢轨横移和钢轨侧磨明显减小,轨距和轨向保持良好,减小了日常养护维修工程量.减振型轨撑的减振效果更好.