客运专线道岔前后轨道刚度过渡段动力学研究

客运专线有砟轨道及无砟轨道道岔区的轨道刚度约是区间线路的2~3倍,差别较大,均需要通过设置轨道刚度过渡段来减轻轮轨动力作用,改善行车的平稳性。从保证行车安全性和舒适性、降低对轨下基础动力冲击作用的角度,提出轨道刚度过渡段动力性能的评价指标以及过渡段合理长度的确定方法,既要满足钢轨挠度变化率小于0.3 mm.m-1的要求,还应满足轮轨垂向力衰减距离以及车体加速度衰减时间的要求。应用车辆-轨道耦合动力学模型与理论,进行客运专线道岔前后轨道不同刚度过渡段方案的动力学分析。结果表明:客运专线道岔前后轨道刚度过渡段可采用轨道刚度分级过渡的方法,每一级刚度取15个轨枕间距,并依据实际线路轨道刚度差的大小在3~6级中完成过渡。     

重载铁路有砟-无砟轨道过渡段动力学特性

重载铁路不同形式的轨道连接处过渡段因刚度突变,易导致线路病害。建立重载铁路有砟-无砟轨道过渡段有限元模型,研究了过渡段位置、过渡段刚度分级以及支承层延伸长度对重载铁路有砟-无砟轨道过渡段动力学响应的影响。研究结果表明:为减小重载铁路过渡段荷载冲击效应对下部基础的影响,宜将有砟-无砟轨道过渡段设置在路基上;从减小过渡段轮轨冲击、延长轨道结构使用寿命以及减少过渡段病害产生的角度分析,过渡段应设置轨道结构分级过渡,同时设置支承层,支承层延伸至有砟轨道长度应在10 m左右,超过10 m后作用不明显。     

有砟-无砟轨道过渡段动不平顺特性研究

研究目的:目前,有砟-无砟轨道过渡段轨下刚度的设置仅考虑施工便利性,线路动不平顺性未得到根治,仍存在较多的线路病害。为解决上述问题,需要研究有砟-无砟轨道过渡段的轨下刚度与动不平顺的关系,从而制定合理的过渡段过渡方式,达到减少线路维修、提高乘车舒适性的目的。研究结论:通过分析线路动不平顺的动不平顺线形、钢轨挠度变化率、线路动不平顺二次导等指标,得出以下结论:(1)现有有砟-无砟轨道过渡段的设置未完全解决线路轮轨力增值过大、行车平顺性差等问题;(2)良好的过渡段轨下刚度线形设计可显著改善线路过渡效果,建议采用线性过渡方案;若过渡段采用分段式过渡,过渡段分段数不得少于5段;过渡段的长度宜结合车速设置为20~30 m;(3)合理的轨下刚度设置方式可有效降低高速、重载线路有砟-无砟轨道过渡段病害问题,并可为其他过渡段设置提供参考。     

橡胶浮置板无砟轨道过渡段动力学性能分析

无砟轨道过渡段刚度不连续,导致车辆和轨道结构系统动力学响应差别很大。针对这种情况,采用车辆—轨道系统动力学耦合模型分析方法,研究了设置橡胶浮置板无砟轨道过渡段对地铁车辆和轨道结构的动力学响应。算例结果表明,橡胶浮置板轨道过渡段的设置对地铁车辆和轨道系统产生较好的低动力响应,且使得轨面动位移变化平缓,同时降低了车体的振动加速度。     

无砟-有砟轨道过渡段设计分析

采用Fortran语言编制无砟-有砟轨道过渡段的力学分析程序.对比分析无砟-有砟轨道过渡段刚度过渡设置方式,并提出几种过渡段的结构设计方案,对无砟-有砟轨道过渡段的设计施工有一定的指导意义.     

砂浆脱空对纵连板式无砟轨道轮轨动力性能影响研究

采用弹性系统动力学总势能不变值原理及形成矩阵的"对号入座"法则建立车辆-纵连板式无砟轨道空间耦合振动模型。根据已建模型建立CA砂浆脱空的分析模型,分析CA砂浆脱空对车轨动力响应的影响,分析脱空长度以及行车速度对纵连板式无砟轨道车轨动力响应的影响。研究结果表明:砂浆脱空后,当砂浆脱空长度大于1.2m后,随着脱空长度的增大,车辆的动力响应也随着增大,当脱空长度达到1.8m时,轮重减载率达到0.98,车体加速度达到1.64m/s2,均已超过限值。砂浆脱空后,随着行车速度的增大,系统动力响应也随着增大。当脱空长度为1.8m时,车体加速度均已超过限值,所以考虑行车舒适性建议控制脱空长度不超过1.8m。     

梯形轨道-普通整体道床过渡段布置方式研究

梯形轨道与普通整体道床的过渡部分,由于两种轨道结构形式的轨下基础刚度存在差异,从而影响行车平稳性和钢轨使用寿命。采用线性增加梯形轨道纵向轨枕下减振胶垫个数,作为梯形轨道-普通整体道床过渡段设置方式,建立车辆与过渡段轨道耦合动力学模型,分析不同过渡段设置方式钢轨垂向位移和车体垂向加速度的变化。计算表明,在两种轨道形式连接处梯形轨道的纵向轨枕下,采9个减振胶垫,以等间距0.625 m布置的过渡段设置方式较为合理。     

土路基-刚性基础板式轨道过渡段动力特性分析

研究目的：目前，我国拟在高速铁路的土路基上铺设无砟轨道，由于高速铁路的轨道要求有更高的平顺性和舒适性，因此本文从车辆-轨道耦合大系统的角度出发，探讨土路基与刚性基础的过渡区段的动力特性，以期为过渡段的设计和施工提供理论支持和参考依据。 研究方法：基于车辆-轨道耦合动力学理论，建立了土路基-刚性基础过渡段模型，编制了动力学仿真计算程序，对过渡段的动力特性进行了仿真计算分析。 研究结论：在土路基-刚性基础过渡区段，轨道基础刚度差产生动力作用不是很大，但钢轨挠度变化显著；差异沉降对轮轨系统的动力作用十分剧烈，考虑30mm／10m的差异沉降，车体加速度达到1．0m／s。时，接近舒适度管理目标值0．13g；随着速度的提高，动力作用加剧，当运行速度从250km／h提高到350km／h时，最大轮轨垂向作用力从92kN提高到104kN，而最大车体加速度从1．0m／s^2提高到1．4m／s^2，此时已经超过了安全限值；过渡段的设置长度宜以车体加速度为主，最大差异沉降为30mm的过渡区段，过渡段的长度可以设置在25—30m之间。     

不同类型无砟轨道路基动力响应研究

针对京沪高速铁路采用的CRTS Ⅰ型板式、CRTSⅡ型板式、双块式3种无砟轨道,采用有限单元法软件ANSYS建立有限元模型,计算3种无砟轨道路基的动力响应,并进行对比分析.结果表明:在0～1m深度范围内,双块式无砟轨道路基竖向动应力幅值明显小于板式无砟轨道;3种无砟轨道路基竖向动位移幅值仅在0～1m深度范围内有较大差别...     

市域快线减振垫浮置板轨道过渡段动力学分析

研究目的:为研究市域快线减振垫浮置板轨道过渡段的合理设置,根据车辆-轨道耦合动力学原理,建立车辆-过渡段无砟轨道垂向耦合动力学计算模型,计算CRH6型动车以160 km/h的速度经过双块式无砟轨道-橡胶减振垫浮置板轨道过渡段时所引起的轮轨系统动力响应,并选取钢轨挠度变化率作为评价指标来衡量过渡段设置的合理性,详细分析不...     

基于车辆-轨道单元的无砟轨道动力特性有限元分析

根据CRTSⅡ型无砟轨道系统结构特点,建立列车-轨道-路基耦合系统动力分析模型,提出一种包含钢轨、扣件、轨下垫板、预制轨道板、CA砂浆层、混凝土支承层及路基的无砟轨道单元,并推导该单元刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。运用Lagrange方程建立高速列车通过时无砟轨道动力特性分析的有限元数值方程。结合实例,研究无砟轨道轨下垫板、CA砂浆层、路基等结构参数对轨道振动的影响,并对有砟轨道与无砟轨道连接段动力特性进行分析,分析时考虑列车速度、轨道基础刚度等影响因素。计算结果表明:无砟轨道结构参数合理取值与刚度合理匹配可显著提高轨道整体工作性能;连接段轨道基础刚度变化对钢轨垂向加速度和轮轨作用力均有影响,其影响随列车速度提高而增大;连接段采取轨道刚度渐变过渡措施,可明显降低车辆-轨道结构冲击振动,有效改善行车品质。     

遂渝线无砟轨道动力学性能研究

研究目的：研究建立无砟轨道结构动力学性能评估的方法和手段。 研究方法：应用车辆-轨道耦合动力学理论，建立列车一无砟轨道空间耦合振动模型，从而导出弹性地基上轨道板的运动方程；应用开发的无砟轨道动力学仿真软件TRACKDYNA，系统地研究评估遂渝线综合试验段无砟轨道及其过渡段的动力学性能。 研究结果：快速客车、重载货车以及普通货车通过路基上板式轨道时，轮轨垂向力、轮轨横向力、脱轨系数、轮重减载率、CA砂浆动应力、路基面动应力等动力学指标均小于容许值。 研究结论：遂渝线无砟轨道结构动力学性能满足设计要求，过渡段结构设计方案是合理的；对于双块式轨道过渡段，适当降低2种轨道连接点处双块式轨道前几个扣结点的轨下胶垫刚度，可改善过渡段的动力学性能。     

单元板式无砟轨道路桥过渡段搭板结构方案研究

根据单元板式无砟轨道路桥过渡段特点，提出4种搭板结构过渡方案，建立有限元模型，分析搭板脱空长度对轨道受力的影响，优化了单元板式轨道路桥过渡段的结构设计。设置搭板过渡方案可提高线路的平顺性、减少轨道板类型和优化轨道板受力。但不同的搭板布置对轨道结构受力影响较大，分析认为将搭板置入桥台一定距离，搭板两端和上方轨道板板缝对齐...     

层间离缝对车辆-CRTSⅢ板式轨道系统响应影响

研究目的:CRTSⅢ型板式无砟轨道层间离缝不仅影响轨道的动力响应,而且危及行车安全。本文以车辆及层间离缝CRTSⅢ型板式无砟轨道系统为研究对象,基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立此系统动力学模型,探讨层间离缝宽度及长度对车体加速度、轮轨力、钢轨位移及加速度、轨道板位移及加速度、底座板位移及加速度等动力响应的影响规律。研究结论:(1)当层间离缝纵向长度为1. 2 m,层间离缝宽度超过1. 5 m时,上述动力响应随层间离缝宽度的增大而增大,车体加速度、轮轨力、钢轨位移及加速度增幅不大,但轨道板位移及加速度、底座板位移及加速度增幅显著,特别是轨道板位移及加速度,较正常状态最大增幅分别为121%和81. 9%;(2)层间离缝横向贯穿后,在离缝长度小于1. 2 m时,对车轨系统动力响应影响较小;在离缝长度为1. 2 m至2. 4 m时,系统各部件动力响应明显增大,当离缝扩展至轨道结构中心位置以后,系统各部件动力学响应增大更为明显,尤其是轨道板位移和加速度,较正常状态最大增幅达到18. 87倍和10. 38倍,在离缝长度等于3. 0 m时,钢轨竖向位移达到2. 45 mm,已超过规范要求限值,所以离缝长度应控制在3 m以内;(3)在层间离缝长度为4. 8 m时,车体竖向加速度达到1. 56 m/s2,已超过规范要求限值,危及列车行车安全;(4)本研究结果可为CRTSⅢ型板式无砟轨道层间离缝养护维修工作及行车安全提供指导。     

长(沙)昆(明)客运专线轨道结构设计综述

系统总结长昆客运专线无砟轨道结构设计技术,主要包括CRTSⅠ型双块式无砟轨道、CRTSⅡ型板式无砟轨道、过渡段轨道设计、钢轨伸缩调节器设置等,结合长昆客运专线项目的特点,对其轨道系统设计中的难点和重点进行介绍。无砟轨道结构形式应根据线下工程类型合理确定,集中成段铺设。山区铁路宜采用CRTSⅠ型双块式无砟轨道,为减少温度调节器的设置,大跨度连续梁地段可采用CRTSⅡ型板式无砟轨道,特殊大跨度桥梁地段宜设置钢轨伸缩调节器,无砟轨道路基与桥梁过渡地段应设置过渡措施。     

大西客专不同轨下基础及其过渡段轨道结构动力性能试验研究

高速铁路建设经常会遇到不同轨下基础及其连接处的过渡段,由于强度、刚度、沉降等差异的存在必然会引起过渡段轨道的变形,产生不平顺[1]。通过在大西客专路桥过渡段、桥上无砟轨道、桥隧过渡段、隧道内无砟轨道布置测点,测试了动车组在160~275 km/h运行条件下轨道结构动力响应,评估了列车运行平稳性、轨道结构稳定性和振动特性。测试结果表明:列车运行稳定性指标、轨道结构稳定性和振动参数均满足相关标准要求,轨道结构动力性能参数在桥上和隧道内与路桥过渡段、桥隧过渡段差别不大,过渡段设置合理。     

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。     

弹性支承块式无砟轨道结构参数动力学优化设计

建立车辆-弹性支承块式无砟轨道耦合动力学模型。模拟落轴试验荷载条件,分析轨下刚度与块下刚度的匹配关系,得出轨下刚度与块下刚度的合理取值范围。在轨道刚度确定的前提下,提出不同运营条件下满足动态轨距扩大限值的弹性支承块式无砟轨道合理结构参数。评估不同半径曲线上铺设弹性支承块式无砟轨道时重载货车和快速客车的运行安全性和舒适性。研究隧道内弹性支承块式无砟轨道与隧道外有砟轨道过渡段动力学问题,结果表明:将有砟轨道向隧道内延伸一定长度可明显改善连接处轨枕的受力状况,同时使支承块免受雨水侵蚀。延伸段长度以10～20 m为宜。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道端刺区基础沉降整治对策

CRTSⅡ型板式无砟轨道端刺区的轨道和路基结构特征决定了其在出现基础沉降问题时难以整治。本文从端刺区CRTSⅡ型板式无砟轨道抬升技术难点及既有整治措施的局限性出发,提出了能够充分利用高聚物注浆抬升优势并克服其局限性的端刺区调整砂浆层抬升轨道板方案、相邻常规路基段高聚物注浆抬升方案以及2种方案结合位置一定长度范围内按照不超过2. 5‰的坡度设置顺坡过渡段的综合整治措施。该整治措施已在京津城际铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道端刺区基础沉降抬升修复工程进行了实践,效果良好。所形成的技术措施及经验可为我国CRTSⅡ型板式无砟轨道类似病害的养护维修提供借鉴。     

温度梯度与板下脱空对列车轨道系统动力响应的影响

砂浆脱空是CRTSⅠ型板式无砟轨道典型病害之一,其与温度梯度荷载共同作用下,轮轨系统受力状态将受到较大影响。本文运用轮轨系统动力学原理和有限元法,建立列车-无砟轨道-路基系统耦合动力空间模型,计算分析温度荷载、脱空长度对车辆及轨道系统动力响应的影响。结果表明:温度梯度荷载仅对轨道结构动力响应影响较大;温度梯度荷载与板下脱空同时存在,脱空长度超过0.8m时,其对车辆及轨道系统动力响应影响较大,尤其当轨道板存在正温度梯度110℃/m、行车速度350km/h、脱空长度1.2m时,轮重减载率为1,严重威胁行车安全。建议高速铁路无砟轨道脱空长度不超过0.8m,并加强极端气候下的损伤检测。