重载铁路用道砟垫设计研究

有砟轨道桥隧段线下基础刚度大,在30 t轴重重载列车作用下道砟快速破碎,使道床弹性降低,加剧轮轨冲击,增加养护维修工作量。在重载铁路桥上采用道砟垫可以减缓道砟破碎,增加道床弹性,减少养护维修工作量。本文对重载铁路用道砟垫结构及参数进行了研究,研究结果表明道砟垫采用鞋钉式结构,表面用帘子布防止破损,在1 250万次疲劳试验后未发现有明显的破损,道床道砟粉碎率很小,轨道弹性保持能力较好,累积变形与有砟轨道类似。     

弹性轨枕+道砟垫有砟轨道疲劳性能试验研究

为研究弹性轨枕+道砟垫有砟轨道结构疲劳损伤特性,建立轨道结构实尺模型,开展疲劳试验,探究轨道结构在周期循环荷载作用下的疲劳特征,通过测试钢轨、轨枕位移,轨距,道床沉降高度,轮轨力变化规律来反映轨道结构的疲劳特性。试验结果表明:300万次疲劳荷载前后,弹性轨枕+道砟垫有砟轨道各部件均保持完好;钢轨和轨枕在循环荷载作用下,两者位移逐渐减小并趋于稳定;轨距基本保持不变;道床因循环荷载作用逐渐密实,在加载初期其高度有所下降,后期保持不变;轮轨力在加载过程中基本保持稳定。反映出弹性轨枕+道砟垫有砟轨道在循环荷载作用下,仍能够保持良好的几何形位及受力状态,耐久性良好。     

道砟垫隔振性能理论分析与试验研究

研究目的:为了准确而又高效地评价道砟垫的隔振性能,本文建立单自由度阻抗模型和多自由度车辆-轨道耦合动力学模型,并分析对比刚性基础上的有砟轨道铺设道砟垫后的加速度插入损失,并与实测数据进行验证分析。研究结论:(1)在0~200 Hz频段内,单自由度阻抗模型和多自由度车辆-轨道耦合模型都能有效的评价道砟垫的隔振性能,但前者计算简便、力学概念清晰,具有更强的工程实用性;(2)道砟垫隔振作用具有频率选择性,即它只能在某一频段内才具有明显的隔振作用,而其他频段隔振作用甚微甚至会放大振动;道砟垫隔振作用最显著频率为铺设道砟垫前系统的固有频率,此处加速度插入损失达到16.3 dB之多;(3)隔振效果最差,即放大振动最明显频率为铺设道砟垫后系统的第一阶共振频率,这个频率在设计道砟垫时应予以重视,避免与要求被隔振结构的固有频率重合;(4)本文提出的单自由度阻抗模型,对铁路有砟道床的隔振设计有一定的参考意义。     

南京长江大桥有砟桥道床弹性改善的研究

研究目的:为考察道砟垫对南京长江大桥有砟桥道床弹性的改善效果,在室内试验基础上,通过仿真计算和现场测试,分析了3种不同厚度道砟垫对有砟桥轮轨动力响应的改善情况.研究结论:仿真计算和现场测试都表明:铺设道砟垫对低频轮轨力、钢轨和轨枕的垂向位移、钢轨和轨枕的振动加速度有一定改善;对道床垂向位移、道床振动加速度有明显改善效果,道床垂向位移可增加50%以上,道床振动加速度可降低45%以上;道砟垫对动力响应的影响与列车速度、轨道不平顺波长和波深的关系不大;30 mm厚度的道砟垫对道床的弹性改善效果较好,且其产生的轨道整体动刚度与明桥面的轨道整体动刚度较接近,有利于实现明桥面和引桥的刚度过渡.     

路桥过渡段轨道结构的动力性能试验研究

路桥过渡段是高速铁路线路的薄弱环节之一,路桥过渡段的轨道结构动力性能也直接影响到列车运行的平稳性.根据高速铁路对路桥过渡段轨道结构动力性能的要求,进行了改变轨下垫层刚度、使用2.8m长轨枕、使用轨枕胶垫和道砟垫、铺设辅助轨等7种轨道结构的动力性能试验.试验结果表明,轨下胶垫对改变轨道结构的动力性能作用有限,枕下胶垫和道砟垫能根据需要较为方便地调整轨道结构的整体刚度,2.8m长轨枕和辅助轨对提高轨道结构的整体性具有较大的作用.在动力荷载作用下,桥上道砟的密实度提高较快,从而进一步加大了与路基轨道的刚度差.对于高速铁路,在选择轨道结构时,不仅要考虑轨道刚度的合理值及其匹配,同时还应考虑轨道部件质量的合理分布.     

宁波轨道交通高架段减振轨道降噪效果测试分析

在宁波轨道交通1号线一期工程高架段开展了无声屏障条件下的普通整体道床、梯形轨枕和减振垫道床等三种轨道结构的噪声对比试验,分析了各轨道结构不同测点处噪声的频谱特性,对比了不同轨道结构的实际降噪效果。结果表明:相较于普通整体道床,采用梯形轨枕或减振垫道床后,有的测点噪声减小,但多数测点噪声增大;梯形轨枕和减振垫道床减小了桥梁结构噪声,但同时增大了轮轨噪声;减振垫道床各测点处噪声插入损失均比梯形轨枕大,减振垫道床的降噪效果较梯形轨枕好。     

铁路道床振动特性的三维离散元分析

研究目的:铁路碎石道床是一种典型的散粒体结构,为突出考虑道砟颗粒的散体特性,运用离散元法建立轨枕-道床空间耦合的颗粒流模型.通过加载高速列车动荷载时域谱,研究铁路道床在高速行车条件下的振动特性和道砟颗粒的动态响应.研究结论:通过建模和计算,将计算结果与已有试验结果相对比,验证了模型的正确性;在此基础上对铁路道床的振动特性进行分析,结果表明:动荷载作用下道砟之间的接触力按近似45°角的规律传递;相邻轨枕下方道砟颗粒的振动加速度和道砟接触力存在振动叠加作用,道砟颗粒的振动加速度、道砟接触力及道砟颗粒动位移随道床深度的增加而递减.     

基于SIMPACK和ANSYS联合仿真的胶粘道砟过渡段动力学特性研究

为了研究胶粘道砟过渡段动力学特性,基于SIMPACK和ANSYS联合仿真,建立将无砟轨道、胶粘道砟、有砟轨道三种不同轨道结构连接起来的完整过渡区段,组成车辆-轨道下部基础空间耦合分析模型,对胶粘道砟过渡段的动力学特性进行系统研究,并探讨速度的影响。结果表明:胶粘道砟过渡段能够使轨道刚度平顺过渡,但列车从无砟轨道运行到胶粘道砟过渡段时加速度仍会剧烈变化,所以建议在靠近胶粘道砟过渡段的无砟轨道采用具有一定减振作用的扣件。     

多边形道砟颗粒堆积和压缩特性的DDA数值模拟研究

非连续变形分析方法(DDA)能方便地模拟多边形颗粒的接触和变形。本文提出多边形道砟颗粒的生成方法,并使用DDA方法分析道砟的自然堆积和单轴压缩过程。研究结果表明:道砟自然堆积休止角同时受到道砟颗粒表面摩擦角、颗粒咬合作用、颗粒和底板摩擦角的影响;DDA方法能够成功反演室内单轴压缩试验,是研究道砟压缩特性的有效手段;由于道砟颗粒较硬,松散道砟堆积体的单轴压缩过程即在塑性阶段后还存在一个弹性硬化阶段,在这两个阶段的转折点上"弹性硬化应力"可以看作是道砟的"先期固结压力"。     

铁路道砟垫标准及技术发展方向研究

有砟轨道结构约占我国铁路运营里程的75%，铺设于桥、隧等刚性基础条件下的有砟轨道存在道床振动大、劣化速率快等一系列问题。对于梁端、过渡段等特殊区段，通常还存在因有砟道床厚度不足而导致的轨下刚度大、弹性差等现象。国外对此通常采用铺设道砟垫的方式以达到增强道床弹性，减少道床劣化等目的。对比分析国内外道砟垫的相关技术标准，指出各国试验方法的差异；对道砟垫减振降噪、延缓道床劣化技术的研究进展进行分析；在此基础上提出道砟垫试验方法、减振机理、延缓劣化作用、材料创新等方面的技术研究发展方向。     

基于力学平衡原理飞砟机理与防治研究

从微观力学原理上,通过力学平衡法则,揭示轨枕－道砟－列车风相互作用力学特性与作用机理,建立飞砟力学平衡机理模型,阐述相关函数含义与工程意义,并研究其参数敏感性影响规律。研究结果表明：飞砟受到道砟颗粒形状、质量、密度单体特性和散体密实度、道床断面形状散体特性、轨枕动力学与空气动力学特性以及列车风动力学特性等影响,该飞砟力学机理模型可以用来优化道床结构形式与道砟参数,指导防治措施与方法。     

减振垫刚度变化对U型梁桥系统振动及结构噪声的影响研究

为了研究隔离式减振垫垂向刚度对U型梁桥结构振动及噪声的影响,采用多体动力学和有限元联合仿真的方法建立基于Timoshenko梁模型的车辆-轨道-桥梁刚柔耦合动力学模型,并将理论计算结果与以往文献对比,验证了模型的有效性。基于该模型计算了减振垫垂向刚度不同情况下的桥梁系统振动及噪声响应。结果表明:随着隔离式减振垫垂向刚度的增大,钢轨和轨道板的振动响应都有不同程度的减小,但桥梁结构的振动响应被放大,轨道结构和U型桥梁的振动幅值先是产生明显变化,随后逐渐趋于平缓;隔离式减振垫垂向刚度增加会增大桥梁结构二次噪声,所以应该选取较小的隔振垫刚度以达到抑制U型梁桥结构二次噪声的目的,但过小的垂向刚度可能会放大40 Hz以内低频区域的结构噪声。综合U型梁桥系统振动及结构噪声的计算结果,考虑到工程成本,用于高架结构的隔离式减振垫垂向刚度取为0.067N/mm~3较为合适。     

铁路钢桥结构噪声的研究进展

列车在钢桥上运行时,钢桥构件振动所辐射的噪声具有频谱宽、幅值大和难控制的特点。从钢桥结构噪声的基本特性、预测方法和控制措施等层面进行分析总结,探讨了钢桥结构噪声研究的现状和发展趋势。结果表明:应进一步深化对钢桥结构噪声的频谱特征、传播规律和贡献量等基本特性的研究;"两步走"混合预测方法需兼顾精度和效率,而分频预测是钢桥结构噪声预测的重要手段;提出的降能、抑振、阻噪"三位一体"综合减振降噪策略是系统解决铁路钢桥噪声的必经途径。     

换枕机扒砟过程道砟阻力特性研究

根据散体力学原理分析换枕机扒砟过程扒齿受力情况,得出影响换枕机扒砟过程道砟阻力特性的主要因素为道砟密实度及扒砟速度;应用离散元软件EDEM建立道床离散元模型对换枕机扒砟过程进行仿真,仿真分析换枕机在不同扒砟速度下不同扒砟阶段的道砟阻力变化规律,得到扒砟速度与扒砟过程道砟阻力的关系,明确了换枕机扒砟过程道砟阻力特性,进而得出基于换枕机工作效率条件下的最大道砟阻力值,为换枕机结构强度设计及其液压系统稳定性研究奠定基础。     

隧道洞渣在铁路新型预制聚氨酯固化道床中的应用

隧道建设中产生大量洞渣,如果都作为弃渣处理,不但花费高昂的处置费用,还会对生态坏境造成破坏,如处置不当,还会造成泥石流等自然灾害。铁路有砟轨道中道床大量采用道砟,但我国铁路明确规定洞渣加工成的道砟不得在客运专线正线上使用。新型预制固化道床是在密实道砟单元块中浇注聚氨酯固化材料,固化材料发泡后填充砟间空隙,并黏结道砟,形成弹性道床块,使洞渣加工成的道砟进行工程应用成为可能,而且道床单元块间的填筑碎石也可采用洞渣。本文通过仿真分析研究固化道床中道砟的受力特性,说明道砟材质对固化道床的性能影响较小,洞渣道砟可作为固化道床的骨料使用,并提出了洞渣的分级选用控制标准。基于洞渣骨料制备的固化道床结构绿色环保,具有广阔的应用前景。     

加载位置对道砟静态压碎形式的影响研究

为了研究道砟外部接触状态变化对其静态压碎行为的影响,建立单颗粒道砟离散元模型,模拟道砟静态压碎过程,比较不同位置加载对道砟抗压强度、压碎过程以及破碎形式的影响。结果表明:加载位置的变化对道砟单轴抗压强度影响显著,并有可能改变道砟破坏形式;当上下方有稳定的受力平面时,道砟单轴抗压强度较大,压碎破坏形式为拉伸破坏;当道砟在棱角处受载时,单轴抗压强度较小,压碎破坏形式变为单斜面剪切破坏;道砟上下加载位置中心连线与加载方向有较大夹角时,道砟单轴抗压强度很小,容易发生单斜面剪切破坏。     

GPR检测铁路路基双随机控制性建模研究

探地雷达是检测铁路路基的一种有效方法,正演仿真可以有效揭示其检测特征,但常规均质模型无法模拟出铁路路基中的大空隙率道砟层形态。为精确模拟道床中碎石道砟的形态及控制空隙率,提出双随机控制性建模方法,并对比常规均匀层状介质建模方法和焦柳线检测数据,分析在路基基本结构、道床基床部分混合和基床土侵入道床三种状态下的特征得到:该方法避免了道砟层介电常数的估算,层界面更加精确;该方法显示出大空隙率道砟层会导致层界面上下出现弱振幅的同相轴;基床土侵入道床区域会形成强反射并且下部界面同相轴呈凹形断裂。结果表明该建模方式能精确模拟探地雷达检测铁路路基特征,且优于常规均质建模方式。     

高架铁路环境噪声空间分布特性及控制措施效果研究

城市轨道交通快速发展的同时也引发相应的环境问题,特别是高架区域噪声问题已成为环境投诉的热点。以杭州地铁1号线高架段为研究对象,分别对直立式声屏障、全封闭声屏障与减振垫相互组合的降噪断面进行现场测试,分析不同组合降噪措施下高架沿线环境噪声的空间分布特性及其噪声控制效果。结果表明:采用减振垫可以有效减少轮轨振动能量向桥梁传播,从而降低桥梁结构噪声,但同时增大轮轨相互作用,导致轮轨噪声增加。减振垫对城市轨道交通噪声的控制效果具有明显的空间分界性,在接近地面区域对桥梁结构噪声具有良好的降噪效果,而在轨面附近轮轨噪声却增强;全封闭声屏障相对直立式声屏障能够更加有效地控制轮轨噪声的传播。在城市轨道交通高架段中有必要采取轨道减振措施以降低桥梁结构噪声,并根据实际需求利用声屏障控制轮轨噪声的传播。     

Getzner弹性部件为圣哥达基线隧道提供减振保护方案

正Getzner Werkstoffe有限公司(简称Getzner公司)为圣哥达基线隧道开发提供减振保护方案,该方案的使用将大幅提升乘客的舒适性以及轨道的耐久性。Getzner公司针对这一项目设计的解决方案将于2016年9月在柏林举行的Inno Trans国际轨道交通技术展览会上展出。届时,Getzner公司的减振专家还将现场展示其自主研发的减振解决方案,包括轨枕垫、道砟垫、浮置板道床(质     

吹砟车维修机理离散元仿真与应用

研究目的:吹砟车维修在轨枕下方补充硬质小道砟,避免捣固道砟和破损,工程实践上能消除道砟记忆效应。但在微观力学层面缺少对吹砟维修作业方式和效果应用研究,为微观力学层面研究吹砟车工作原理与养护效果,采用颗粒流离散元方法建立道砟-轨枕三维箱体模型,其中采用与道砟颗粒大小一致不规则球体组合代替道砟,借以更加真实模拟道砟颗粒之间咬合力,在轨枕单调加载下研究吹砟养护前后道床力学特性。研究结论:吹砟维修作业前后微观力学分析表明,吹砟车维修能降低轨枕-道砟接触层作用力,对轨枕-道砟沉降影响不大,从数值原理上定量揭示吹砟车维修作业力学原理;与捣固维修作业相比,吹砟维修是一种效率高、成本低、开通速度快、环保维修方法。