基于有限元理论的小号码道岔转换分析

为解决小号码道岔转换设计中转换力和不足位移的问题,基于有限元的方法,以10号道岔为例,分别建立尖轨和心轨的有限元模型,着重分析了滑床板摩擦系数、扣件横向刚度以及夹异物对道岔转换的影响。结果表明:转换力和不足位移随滑床板摩擦系数的减小而减小,随扣件横向刚度的增大而减小,当牵引点附近存在夹异物时会导致道岔转换不到位的现象。     

新型相离型曲线尖轨9号道岔的扳动力分析

采用有限元方法,建立新型相离型曲线尖轨9号道岔的扳动力计算模型,分析摩擦系数、尖轨动程、尖轨与滑床板密贴、道岔轨底坡等取决于安装及维修状态的因素,以及对尖轨扳动力和不足位移的影响.提出在铺设及养护维修过程中应注意的事项.探讨9号道岔取消第2牵引点的可行性,认为在目前的尖轨结构下保持2点牵引较为可靠.     

滑床板摩擦力对尖轨不足位移的影响

为解决道岔尖轨不足位移问题,根据尖轨的特殊结构外形、受力特性和扳动机理,建立尖轨不足位移计算仿真模型,分析不同滑床板表面摩擦系数取值下尖轨不足位移的变化。结果表明:摩擦力是导致尖轨产生不足位移的主要原因;尖轨不足位移随滑床板摩擦系数的增加而增大,基本成线性递增关系;最后牵引点距尖轨跟端间间距越大,摩擦系数对不足位移的影响也越大。减小摩擦力和优化牵引点间距能够较好地控制尖轨不足位移。提出设置滚轮式滑床板方案,将轨底与滑床板间的滑动摩擦转化为滚动摩擦,并优化滚轮式滑床板布置方式,进一步减小了尖轨不足位移。     

小号码道岔扳动力随密贴段刚度变化规律研究

为研究小号码道岔扳动力随密贴刚度的变化规律,解决小号码道岔扳动力偏大的问题,基于变分形式的最小势能原理,建立尖轨和心轨的转换有限元模型,研究了随钢轨密贴段刚度变化,尖轨和心轨扳动力的变化规律。结论:钢轨的密贴段刚度较小时,钢轨密贴段刚度对牵引扳动力的影响可以忽略不计,密贴段刚度达到104N/m后,牵引点的扳动力随钢轨密贴段刚度的增大有一个较大幅度的增长,降低扳动力能够为小号码道岔使用小功率的转辙机提供基础条件。     

高速道岔心轨扳动力和不足位移控制研究

为了控制高速道岔心轨扳动力和不足位移,根据双肢弹性可弯心轨的特殊结构外形、受力特性和扳动机理,建立心轨转换仿真模型,以42号道岔为例分析不同牵引点布置方式下心轨扳动力和不足位移的变化规律.计算结果表明:牵引点扳动力随摩擦系数的增大基本成递增关系,扳动力的很大一部分用于克服滑床板的摩擦力;采用减摩措施、增设牵引点可以减小扳动力和不足位移;在最后一牵引点至跟端间设置反变形,可使不足位移控制在客运专线要求之内.     

跟端轨底刨切对尖轨转换影响的有限元分析

根据客专线18号道岔尖轨的结构特征、受力特点及转换机理,采用MIDAS/Civil和ANSYS软件建立尖轨有限元仿真模型,然后根据尖轨转换实际情况对模型进行优化,利用优化后的模型分析在转换过程中尖轨所需克服的主要阻力,并分析尖轨跟端轨底刨切宽度和刨切长度的变化对尖轨转换的影响。结果表明:尖轨第1牵引点最大扳动力主要用于克服摩擦力与密贴反力;第2、第3牵引点最大扳动力主要用于克服摩擦力与抗弯反力;增加尖轨跟端工作边轨底刨切宽度可降低尖轨转换时的扳动力,但不足位移会增大;改变刨切长度对尖轨扳动力与不足位移的影响较小。     

9号单开道岔尖轨扳动力及不足位移计算分析

为保证9号道岔牵引点位置、牵引点动程、转辙机选取等的合理性,建立了尖轨扳动力的计算模型,对尖轨扳动力及不足位移进行计算分析。结构表明:9号道岔尖轨不足位移较小,为非控制因素;尖轨扳动力较大,为控制因素,主要受尖轨跟端扣件刚度、尖轨跟端扣件组数、滑床台摩擦系数和牵引点动程的影响;当将尖轨跟端设置3组扣件,第一、二牵引点的动程分别设置为160 mm和70 mm时,尖轨扳动力、不足位移和最小轮缘槽宽都符合要求。     

多点牵引时道岔扳动力计算与分析

考虑扳动力、摩擦力、密贴力、反弹力及锁闭力等 ,建立多点牵引时弹性可弯尖轨、单肢及双肢弹性可弯心轨扳动力计算理论 ,分析滑床台摩擦因数、牵引点的布置、转换方式等因素对扳动力及不足位移的影响。     

新型50 kg·m-1钢轨9号道岔尖轨转换特性研究

针对跟端由弹性可弯结构代替既有活接头结构的新型50 kg·m-1钢轨9号道岔尖轨,采用ANSYS软件中具有变截面特性的BEAM188三维单元建立有限元模型,通过分析4种尖轨牵引点动程对密贴尖轨不足位移、斥离尖轨扳动力和斥离尖轨弯曲应力的影响,以及在8个不同位置分别设置连杆时密贴尖轨不足位移的分布规律、斥离尖轨扳动力幅值...     

高速道岔尖轨断裂对道岔状态影响的试验研究

研究目的:尖轨是高速道岔结构中的核心部件,运营过程中尖轨需承担复杂荷载,且无扣件系统扣压,其可靠性备受关注,一旦发生断裂对行车安全的影响尚不清晰。本文提出一种模拟尖轨断裂的试验方法,以用量最多的18号道岔的直尖轨为试验对象,获得尖轨不同位置断裂对道岔区几何状态的影响规律。研究结论:(1)尖轨在第一、二牵引点间断裂时尖轨始终与基本轨密贴,断缝处无明显错动,扳至反位时断缝前端尖轨(尖轨尖端一侧)仍与基本轨密贴,未形成轮缘槽,侧股无法正常开通;(2)尖轨在第二、三牵引点断裂时断缝处错动量为1.3 mm,扳至反位时断缝处轮缘槽宽度满足要求,侧股可正常开通;(3)尖轨在第三牵引点后端2 m位置断裂时断缝处错动量为1 mm,扳至反位时断缝后端尖轨(尖轨跟端一侧)无牵引力,轮缘槽宽度不足,侧股不能开通;(4)尖轨在第三牵引点后端6 m位置断裂时断缝处错动量为2.3 mm,扳至反位时侧股可正常开通;(5)尖轨断裂后内部应力释放、支承条件发生变化,断缝前后尖轨转换位移不协调,使得转换阻力变化无明显规律可循,难以由转辙机阻力信息判断尖轨是否发生断裂及其位置;(6)本研究可为进一步尖轨断裂理论分析及判断方法研究奠定基础,也可为道岔运营安全评估提供参考。     

高速道岔尖轨转换锁闭力计算分析

为优化高速道岔尖轨转换扳动力的计算,应用有限元方法分别建立道岔尖轨轨腰力计算模型与外锁闭装置受力计算模型,提出一种计算高速道岔尖轨转换锁闭力的方法。以高速铁路18号单开道岔及新外锁闭装置为例,探究锁闭装置对尖轨转换计算的影响,揭示尖轨转换锁闭力随夹异物大小、夹异物位置变化的规律。结果表明,新外锁闭装置对尖轨转换计算产生的影响不容忽视。尖轨转换锁闭力在密贴尖轨锁闭过程中其最大锁闭力与既有的尖轨轨腰力相比可降低约21%;当牵引点处存在夹异物时,该牵引点处的锁闭力随夹异物尺寸的增加而明显增大,但对其他牵引点处的锁闭力影响较小;夹异物尺寸越大,外锁闭装置从开始锁闭至达到最大锁闭力所需的锁闭杆位移越大。     

可动心轨转换锁闭力仿真研究

为优化高速道岔可动心轨转换扳动力计算,基于有限元理论分别建立可动心轨轨腰作用力计算模型和外锁闭装置受力计算模型,提出一种计算可动心轨锁闭装置锁闭力的方法。以高速18号单开道岔及外锁闭装置为研究对象,比较心轨转换过程中锁闭力与既有研究心轨轨腰力的差异,探究夹异物大小、位置及滑床板摩擦因数对心轨转换锁闭力的影响。研究结果表明:外锁闭装置对心轨转换影响显著,锁闭过程求解所得锁闭力远小于心轨轨腰作用力;当某牵引点处或该牵引点附近存在夹异物时,对该牵引点处的锁闭力有较大的影响,对其他牵引点的锁闭力影响较小;锁闭力随夹异物尺寸的增加而明显增大,牵引点处夹异物大于4 mm时将导致2个牵引点无法转换到位;牵引点处锁闭力随滑床板摩擦因数的增加而增大。     

道岔尖轨密贴和开程的动态检测方法研究

针对道岔尖轨密贴和开程的动态位移检测问题,采用具有磁致伸缩效应的位移测量技术,在道岔牵引点的定/反位分别安装位移传感器进行尖轨位移的全程动态测量,并对测量数据进行校准、保存、分析和显示。经现场试验验证:该动态检测方法能够满足道岔尖轨位移动态检测功能和性能的要求,为道岔的日常运用维护提供了有力的技术保障手段。     

滑床台摩擦系数对双肢弹性可弯心轨扳动力及不足位移影响的计算分析

考虑心轨的特殊结构外形,以及转换过程中的一些线性和非线性因素如顶铁力、密贴力、跟端扣件扣压力等的作用,以UIC60D双肢弹性可弯心轨为例,建立有限元模型,采用ANSYS程序计算分析了心轨的扳动力及不足位移受滑床台摩擦系数影响的规律。     

不足位移对高速道岔动力特性的影响

为揭示道岔不足位移对高速行车的影响,根据高速道岔、列车的结构特点、力学特性和相互作用关系,建立车辆-道岔耦合动力学模型,并以高速列车直向350km/h、侧向80km/h通过350km/h客运专线18号无砟道岔为例,分析不同不足位移情形下车辆和道岔的动力学特性。结果表明:尖轨、心轨不足位移对列车动轮载、钢轨动应力影响较小,对轮缘力、车体横向加速度、轮重减载率、脱轨系数影响较大;不足位移会严重影响高速列车直、侧向过岔的舒适性及安全性,影响高速道岔正常工作状态;牵引转换设计时,应严格控制道岔尖轨、心轨不足位移。     

客运专线18号道岔不平顺状态动力仿真分析

以秦沈客运专线60 kg/m 18号道岔为研究对象,通过建立整车模型及可动心轨单开道岔整体模型.利用基于有限单元法的道岔动力学仿真软件,计算分析了车辆作用下道岔不平顺状态的动力响应.结果表明,道岔受多种不平顺状态的综合影响,且对轮轨动力响应的影响效果较单项不平顺更大.所以在大号码道岔的设计与使用中,应优化牵引点的布置位置,尽可能消除不足位移,保证尖轨及心轨的良好密贴;严格限制尖轨及心轨与滑床台间的离缝,且不得连续出现.     

滑动层对桥上CRTS Ⅱ型板式无砟轨道无缝道岔群的受力影响

通过空间有限梁单元理论,建立桥上CRTS Ⅱ型无砟轨道无缝道岔的岔一板一桥一墩一体化模型,分析滑动层摩擦系数对钢轨、道岔、轨道板、底座板、固结机构与墩台等结构部件温度附加力的影响,结果表明:钢轨应力和相对位移随着滑动层摩擦系数的增加而略有增大;摩擦系数较大时,轨道板、底座板总体纵向力有较大幅度提高,对轨道板、底座板受力不利;墩台顶的纵向水平力变化不大,简支梁墩台固定支座附近的固结机构所传递的纵向力显著增加,但是连续梁上固结机构受力变化规律不明显;道岔传力部件所受纵向力均有较大或较小的降低,直尖轨尖端相对曲基本轨、长心轨尖端相对翼轨的位移也都依次减小,滑动层摩擦系数的增加对道岔转换设备和结构传力部件受力是有利的.     

横肋间距对土工格栅拉拔特性影响试验研究

为了研究筋土界面之间复杂的相互作用机制,通过室内拉拔模型试验,研究不同横肋间距条件下高密度聚乙烯单向拉伸土工格栅的筋土界面作用特性,分析横肋间距和法向应力对筋土界面拉拔力的影响。结果表明:随着土工格栅横肋间距的增大,筋土界面的最大拉拔力和达到最大拉拔力所需的拉拔位移逐渐减小,且黏聚力和摩擦角也呈减小的趋势;当土工格栅横肋间距较小时拉拔曲线呈现出应变硬化的特征,随着横肋间距的增加,拉拔曲线由应变硬化向应变软化转化;当土工格栅的横肋间距一定时,筋土界面的最大拉拔力随着施加法向应力的增加而逐渐增大;筋土界面的摩擦系数随横肋间距和法向应力的增加而逐渐减小;横肋端承阻力在拉拔力中起着主导作用,且在高应力作用下横肋加筋的效果更为显著,横肋端承阻力对筋土界面最大拉拔力的贡献接近占90%。     

大跨度铁路悬索桥风—车—桥耦合动力分析

悬索桥虽跨越能力大但刚度较弱,在列车与风荷载的共同作用下易产生较大振动,影响桥上行车安全.为研究风荷载作用下列车通过铁路悬索桥时的车辆与桥梁动力响应及安全性,以轮轨密贴理论定义竖向轮轨作用力,以简化的Kalker蠕滑理论定义横向轮轨作用力,以静风力及抖振风力模拟作用在车辆和桥梁上的风荷载,建立简化的大跨度铁路悬索桥的风—车—桥耦合动力学模型,并给出基于系统间积分的风—车—桥迭代算法.运用该方法对强风条件下列车通过跨度(52+800+800+52)m悬索桥的行车安全性分析表明,系统间迭代算法具有较高的计算效率,仅经过几次迭代即可得到精度较高的计算结果;该大跨度悬索桥在桥面平均风速为25 m·s-1时,桥梁跨中竖向动位移较无风状态变化不大,而桥梁跨中竖向加速度及桥跨、桥塔横向动位移和加速度响应则较无风状态有大幅度增加,可见,动风荷载对风—车—桥系统的振动起到控制作用.     

客运专线无缝道岔梁几个设计问题的探讨

从最大道岔钢轨伸缩力、最大梁轨相对位移、辙叉处总相对位移、转辙机处总相对位移等方面分析,认为尖轨尖端、心轨跟端到无缝道岔梁梁缝的距离在10~25 m时,道岔的受力、变形等没有质的变化,必要时可以略为放松限制值;道岔梁采用连续梁时由于温度跨较大,纵向钢轨附加力一般较大,在八字渡线及车站咽喉区有多联道岔梁相连的情况,纵向钢轨附加力很容易超过钢轨受力要求,介绍在道岔梁中插入1~3孔简支梁,可以极大地降低纵向钢轨附加力;对于道岔连续梁,为增加桥墩纵向水平刚度采用多个固定支座是一般的认识,计算分析后认为虽然每个固定墩承受的制动力下降了,但增加了收缩徐变、温度变化产生的水平力,并且后者远大于前者,一般不宜采用多固定支座方案;在道岔较多的地方,如果外部条件容许,选择框架桥作为道岔梁是一个不错的选择,结合一工点桥梁作了简要的介绍。