重载铁路聚氨酯固化道床结构形式及其合理参数的研究

聚氨酯固化道床被认为是有砟轨道和无砟轨道以外的第三种轨道结构。论文分析了聚氨酯固化道床三种结构形式的优缺点,推荐采用经济合理的轨下梯形聚氨酯固化道床形式。并针对该固化结构形式,基于对轨枕受力的影响和轨道刚度的合理匹配,研究了重载条件下固化道床合理的几何尺寸和刚度。     

聚氨酯固化道床浇注前轨道施工工艺研究

聚氨酯固化道床是继有砟轨道和无砟轨道以后的又一新型道床结构,不仅有足够的强度和稳定性,而且具备弹性好、可维修性好等优点。本文根据山西中南部铁路通道重载铁路综合试验段,对聚氨酯固化道床现场的实际施工过程进行了分析,总结出一套完整的聚氨酯固化道床浇注前轨道施工方法,并对施工过程中各环节质量卡控点,有针对性地提出了相应控制措施。     

济青高速铁路聚氨酯固化道床的动力特性测试分析

为验证350 km/h高速列车运营条件下聚氨酯固化道床的安全性、振动特性以及道床表面风场分布规律,在济青高速铁路开展了340～385 km/h逐级提速试验。测试结果分析表明:350 km/h高速列车运营条件下聚氨酯固化道床的行车安全性指标满足要求;相比于无砟轨道结构,聚氨酯固化道床具有更好的减振效果,在Z记权条件下其插入损失约为9.4 dB;线路中心正负风压变化最剧烈,是线路横断面中最容易发生道砟飞溅处。     

聚氨酯固化道床的力学性能试验研究

聚氨酯固化道床是介于传统碎石道床和无砟轨道整体道床之间的一种新型结构。本文介绍了聚氨酯固化道床的国内外现状;通过聚氨酯固化道床围压试件的疲劳荷载、冻融试验、实尺模型疲劳试验和现场加载车测试试验,研究聚氨酯固化道床的弹性、抗累积变形、荷载传递规律及轨排阻力等力学性能。试验结果表明:聚氨酯固化道床具有良好弹性保持能力和抗累积变形能力,和普通碎石道床相比,具有更好的抵抗横向荷载能力,同时验证了聚氨酯固化道床结构设计断面的合理性。     

聚氨酯固化道床技术研究与应用

聚氨酯固化道床是一种弹性整体道床结构,既有有砟道床良好的弹性,又有无砟轨道整体性强、稳定性好和少维修的特点。介绍道床固化技术的发展历程及我国聚氨酯固化道床技术和关键技术,阐述聚氨酯固化道床的技术优势,现场实践证明聚氨酯固化道床技术的应用对于环境保护、资源节约和工务维修具有重要意义。聚氨酯固化道床技术在我国虽已具备推广应用的条件,但在明确应用范围的同时,应进行工艺和施工装备的深化研究,进一步降低小段落铺设聚氨酯固化道床的施工成本,提高工效。     

高速铁路跨越活动断裂带轨道结构选型

针对高速铁路跨越活动断裂带特点,提出轨道结构选型原则;针对有砟轨道、无砟轨道和聚氨酯固化道床结构特点,以及活动断裂带的适应性进行分析,提出活动断裂带轨道结构选型建议。研究表明,设计时速250 km及以下线路,优先采用有砟轨道;设计时速300 km及以上线路,为保证全线无砟轨道结构形式统一,活动断裂带范围可采用单元式的无砟轨道结构。结合活动断裂带活动强度和特点,开展线路、桥梁、路基、地质和轨道多专业专题研究,采取相应措施对无砟轨道和下部基础结构进行特殊设计,保证线路运营期具备足够调整量。     

城市轨道交通宽枕板式固化道床轨道结构动力特性

以乌鲁木齐城市轨道交通1号线为依托,设计宽枕板式聚氨酯固化道床轨道结构,并进行动力特性和减振性能研究。结果表明:与无砟轨道结构相比,宽枕板式聚氨酯固化道床轨道结构在列车振动荷载作用下会产生迟滞弹性变形,有利于能量耗散,轮轨垂向力均值及峰值分别减少17.9%和9.8%;无砟轨道结构脱轨系数在0.04～0.22范围内,而宽枕板式聚氨酯道床轨道结构脱轨系数在0.03～0.08范围内,行车稳定性更高;与无砟轨道结构相比,宽枕板式聚氨酯固化道床轨道结构的Z振级插入损失为8.1 dB,最大插入损失为11.18 dB,对应中心频率为40 Hz,具有较好减振性能。     

沪昆高铁北盘江特大桥铺设无砟轨道适应性研究

沪昆高铁设计最高行车速度为350 km/h,要求全线铺设无砟轨道。以该线主跨达445 m的北盘江特大桥为对象,从规范要求的桥梁铺设无砟轨道的刚度、挠度、梁端转角、车桥耦合动力性能等各项技术条件出发,探讨该特大桥铺设无砟轨道的适应性。研究结果表明,北盘江特大桥在优化拱上结构和设置调高支座后,能够满足规范铺设无砟轨道的各项技术条件。     

聚氨酯固化道床线路运营与维护

自2009年以来,聚氨酯固化道床在我国的高速、重载和客货混运线路上已铺设近7 km,运营中的固化道床轨道结构状态良好,无维修或少维修,验证聚氨酯固化道床技术的应用对于环境保护、资源节约和工务维修具有重要意义。聚氨酯固化道床技术在我国已具备推广应用的条件,研究固化道床的维修技术,对于固化道床的推广使用、保证线路运营安全、发挥聚氨酯固化道床的优势,具有重要意义。     

预制装配式聚氨酯道床结构研究

提出1种新型预制装配式聚氨酯固化道床结构,依据所提出的设计及施工方案,在国家铁道试验中心建立世界首条预制装配式聚氨酯固化道床试验段,并对预制装配式聚氨酯固化道床、现浇式聚氨酯固化道床结构、普通无砟道床3种轨道结构的静动力特性进行对比试验研究。结果表明:在没有大型养路机械稳定作业的条件下,预制装配式聚氨酯固化道床的纵、横向阻力分别为16.2和13.5kN,具有足够的静态稳定性;在总体轨下结构动位移中,扣件与道床所占的比例约为1∶1,轨下结构刚度匹配合理;预制聚氨酯固化道床结构具有突出的减振效果,分频最大减振效果为29.6dB,对应中心频率为50Hz。     

山西中南部铁路通道重载线路道床施工技术

山西中南部铁路通道是我国第一条30 t轴重重载铁路,有砟轨道占全线长77%,道床施工质量控制对于重载线路的运营安全和经济性尤为重要。文章结合山西中南部铁路道床施工,对重载线路道床施工工序、关键工序质量控制标准、施工组织和机具配备以及道床施工质量和安全控制措施进行了介绍。施工效果良好,能满足重载线路有砟轨道状态要求。     

铁路有砟道床聚氨酯固化技术的发展及应用

道床弹性固化技术是解决有砟轨道稳定性差、养护维修工作量大,以及高速铁路飞砟等问题的主要技术途径。论文介绍了聚氨酯材料道砟粘结和固化道床技术的作用机理、发展历史、试验研究及应用现状,分析了两种道砟固化技术在我国高速和重载铁路上的应用范围、前景和发展方向。     

Ⅲ型混凝土轨枕有砟道床纵横向阻力设计参数试验研究

研究目的:在此之前,国内曾经对铺设Ⅱ型枕的有砟道床阻力进行过测试,并提出过道床阻力参数。但随着我国高速铁路的大规模建设和既有线的不断提速,有砟轨道普遍使用Ⅲ型混凝土轨枕,同时道床断面尺寸、道砟材质及颗粒级配不断强化提高,确定Ⅲ型混凝土轨枕有砟道床线路阻力是进行有砟轨道无缝线路设计的一项重要基础工作。研究结论:本文选取武汉至襄樊区间增建第二线云梦段作为测试工点,通过现场原位测试和对测试数据进行数理统计分析,拟合确定了Ⅲ型混凝土轨枕有砟道床纵向、横向阻力曲线,同时计算了Ⅲ型混凝土轨枕有砟道床的等效横向阻力,其结果可为铁路无缝线路设计阻力的取值提供参考。     

高速铁路飞砟防治专用聚氨酯适用性研究

研究目的:道砟飞溅是高速铁路有砟道床面临的重要问题,为防治飞砟,本文针对5种低强度防飞砟专用聚氨酯,提出一种可捣固的道床全断面表层固化方案。根据道床纵、横向阻力试验判定喷涂聚氨酯对道床的加固作用;根据风洞试验判定防飞砟性能;根据捣固测试判定可捣固性能;根据单轴无侧限压缩试验判定聚氨酯固化强度增长特征。研究结论:(1) 1号至5号聚氨酯(强度分别为1. 38 MPa、3. 70 MPa、5. 30 MPa、14. 20 MPa、27. 40 MPa)固化后,道床纵向阻力相比固化前提升约6%～16%,道床横向阻力提升约9%～17%,对道床稳定性起到了有效的提升作用;(2)采用强度最低的1号聚氨酯固化时,道床在30 m/s风速(相当于350 km/h列车通过)下并未产生道砟位移情况;(3)除5号聚氨酯强度稍大,捣固时破坏了一定数量的周围粘结,其余4种均可正常完成捣固维修,根据对比分析选取4号聚氨酯为最优;(4) 4号聚氨酯完全硬化需要7 d,可在喷涂1 d后达到最终强度的69%,2 d后达到88%;(5)本研究结果对时速350 km及以上有砟道床结构选型、养护维修具有参考意义。     

高速铁路有砟道床质量评价指标优化方法研究

有砟轨道是我国高速铁路所采用的最主要的轨道结构形式之一,有砟道床的质量状态评价是新建线路及铁路工务部门在日常养护维修工作中关注的重点。通过现场试验,对现行规范中道床纵向阻力、横向阻力及枕下支承刚度3项道床质量状态评价指标的相关性进行研究,通过一次线性回归对实测结果进行分析。并基于Pearson相关性数学模型,提出各项评价指标相关性的量化分析方法。最后基于分析结果,对有砟道床质量状态关键评价指标中道床阻力的测试设备及测试方法进行优化。研究结果表明:道床纵、横向阻力之间呈现了较强的正相关关系,而道床阻力与支承刚度间的相关性并不明显。因此,建议相关规范在确定高速铁路有砟道床质量评价标准时,考虑采用道床横向阻力一项指标代替道床纵、横向阻力两项指标,以优化有砟道床评价体系。     

大西高铁聚氨酯固化道床施工中轨道变形控制措施研究

聚氨酯固化道床在施工中,材料聚合反应产生体积膨胀,导致轨道变形。由于固化道床施工是在轨道精调完成后进行,控制浇注施工中轨道变形,对于高速铁路轨道的平顺性尤为重要。采用热—力耦合模型对聚氨酯固化材料的膨胀行为进行模拟,并用膨胀力测试试验结果对热—力耦合模型中的关键参数进行标定。基于验证后的热—力耦合模型,针对大西高铁的实际线路情况,建立大西高铁路基基础聚氨酯固化道床膨胀力时变仿真模型,分析浇注方式、保压荷载幅值及作用点对轨道几何尺寸变化的影响。结果表明,聚氨酯固化道床单点浇注工艺必须采取保压措施,且建议作用点间距为1.2m、4点加载、荷载总量为30kN。现场施工时轨道变形测试结果表明,优化保压设备后,钢轨10m弦高低可控制在2mm以内,满足高速铁路轨道平顺性要求。     

聚氨酯在铁路道砟粘结技术中的应用综述

有砟轨道在薄弱地段的维修工作频繁、轨道几何形位保持难度大。利用聚氨酯材料将散体道砟粘结起来,可增强轨道结构并延长维修周期。通过对国外处理有砟轨道薄弱地段的聚氨酯道砟粘结技术进行分类总结,并与国内进行对比分析。结论为:(1)归纳总结了聚氨酯道砟粘结技术在国内外应用的断面粘结形式;(2)对比分析了聚氨酯道砟粘结技术在国内外新建铁路有砟-无砟过渡段的应用情况,给出了建议的过渡段粘结形式;(3)既有线宜采用道砟胶固化道床,并根据病害的位置和路基排水功能,选择影响维修的或不影响维修的断面粘结形式。     

重载铁路无砟轨道对ZPW-2000A轨道电路传输性能的影响

结合重载无砟轨道道床结构对比分析、重载无砟轨道钢轨参数测试、ZPW-2000A轨道电路传输计算等方法,对重载铁路无砟轨道ZPW-2000A轨道电路传输性能进行分析,得出重载无砟轨道线路ZPW-2000A轨道电路极限传输长度。     

有砟轨道道床断面检测系统的研制

为满足铁路现场有砟轨道道床高效养护维修的需要,研制了一套基于激光扫描技术的有砟轨道道床断面检测系统。该系统配备高精度激光扫描传感器,在车辆高速运行的状态下实时获取有砟轨道道床区域的高精度点云信息,并通过多坐标系变换进行空间映射从而建立基于轨道坐标系的道床三维模型,最后基于凸集理论和空间分析算法模型实现了有砟轨道道床断面缺陷和盈/欠砟量的快速自动检测。铁路线路试验表明该系统能够快速高效地检测有砟轨道道床状态,为铁路有砟轨道道床养护维修提供准确、可靠的数据。     

预制装配式聚氨酯固化道床优化设计方案

预制装配式聚氨酯固化道床可实现道床结构的工厂化制造、装配式施工及单元化维修,对工程与环境条件恶劣的项目具有良好的适应性。为评估其结构设计、施工、运维的合理性并为其结构优化设计提供方向,在西银高铁首次建立装配式聚氨酯固化道床线上综合试验段。针对试验段建设中存在的问题进行研究分析,提出优化设计方案与思路,得出主要结论如下：道床块与轨枕之间粘接力不足、扣件调整能力差以及轨枕块之间缝隙施工便捷性差等是预制装配式聚氨酯固化道床存在的主要问题,在预制聚氨酯轨枕块、扣件等方面均具备一定优化设计空间;为确保道床块与轨枕之间的粘接力,且便于现场实施,预制装配式聚氨酯固化道床轨枕宽度宜为400 mm;为满足预制装配式聚氨酯固化道床日常维护调整需求,建议配套研发大调整量扣件系统,使其调整能力与无砟轨道扣件相当。