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。     

高速道岔辙叉结构不平顺动力学特性分析

通过分析高速道岔辙叉区测试数据发现,在辙叉区存在明显的轮轨冲击响应,部分情况下减载率瞬时峰值接近安全限值。建立高速道岔辙叉动力学模型,分析高速列车通过辙叉区时的动力学响应。结果表明:轮对通过辙叉区时轮轨接触点在翼轨和心轨之间进行转换,车轮滚动圆半径发生改变,轮对质心垂向位置在轮载过渡区急剧变化,高速行车环境下形成轮轨冲击荷载。通过设置合理的翼轨抬高值,可有效抑制轮对质心垂向位移,降低轮轨动力作用,从而改善辙叉区结构不平顺的动力效应。     

60 kg/m钢轨15号单式同侧道岔设计

为满足国家铁道试验中心环形试验线的运行需求，研究设计了60 kg/m钢轨15号单式同侧道岔。道岔尖轨长度取17 823 mm，基本轨前端距尖轨尖端距离取1 955 mm；选用双曲线型辙叉，采用单肢弹性可弯心轨结构；全部岔枕采用垂直于大环线曲线外股工作边的方式布置。转换设备采用多机多点牵引方式和分动钩型外锁闭装置，转辙器部分设置三个牵引点，辙叉部分设置两个牵引点。为延长曲线道岔的使用寿命，重点进行了尖轨结构和可动心轨辙叉结构设计，尖轨尖端采用藏尖式设计，刨切小环线基本轨，增加尖轨尖端厚度。转辙器部分设计了尖轨防跳措施。翼轨跟端采用间隔铁与长心轨或叉跟尖轨连接为一整体。该单式同侧道岔铺设后使用状况良好。     

什么怎么为什么

什么是三开道岔 由一个方向通向三个方向的 道岔,它由一股直线钢轨、两股 曲线钢轨、两对尖轨、三副辙叉 组成,中间辙叉的心轨理论尖端在中线上。当地形条件限制,不可能有足够的长度来排列两组单开道岔时,才采用三开道岔。通     

基于ANSYS/DYNA软件的高速车轮通过道岔的轮轨动力研究

基于采用ANSYS-DYNA软件所建立的LMA型踏面标准车轮和38号高速道岔辙叉区的三维有限元模型,研究车轮直向、逆向通过辙叉区时的轮岔接触状态和轮轨动力特性。通过所获得的车轮质心高度、接触斑位置和面积以及轮轨横向、垂向接触力的动态变化特征,分析车轮不同横移量对轮岔接触的影响。研究结果表明,车轮通过辙叉区时必然发生两点接触,且存在轮轨力转移过程;可动心轨式辙叉可消除可能引起车辆脱轨的道岔的"有害空间",并明显改善车辆过岔性能,但叉心区走行轨线的不连续仍将引起车轮和道岔的振动;轮对横移量对轮-岔的接触状态和振动有一定影响。     

轨道交通列车过岔振动特性研究

建立了列车过岔有限元模型,利用轨道振动微分方程原理,定性研究城市轨道交通中不同轨下刚度和列车速度在道岔辙叉区对轨道振动特性的影响.分析了心轨尖端、心轨跟端及辙叉区共用垫板中心等特殊部位处的轨道振动特性.结果表明:列车速度的变化对钢轨最大竖向加速度和岔枕最大竖向加速度的影响较大;而辙叉区轨下刚度的变化对钢轨最大竖向位移、岔枕最大竖向位移及岔枕最大竖向加速度有较大的影响.     

30t轴重重载道岔合金钢组合辙叉应力分析

基于有限元法建立弹性基底约束条件下30 t轴重重载道岔合金钢组合辙叉结构的轮轨接触耦合计算模型,对重载铁路道岔中典型的12号和18号合金钢组合辙叉,分别取3个特征位置进行钢轨应力和轮轨接触应力计算分析。结果表明:模型中辙叉受力与实际情况一致;2种辙叉计算结果一致;翼轨、心轨上的应力最大值分别发生在咽喉区、心轨顶宽20 mm处;考虑到顶宽20 mm处心轨的钢轨应力超出合金钢强度极限,建议对该处进行适当加强,并调整翼轨与心轨相对位置以减小心轨承载比例;由于心轨顶宽不足,轮轨接触面积过小导致顶宽20 mm处心轨承担过大的接触应力。     

有轨电车用6号嵌入式道岔无缝化分析

为探明有轨电车嵌入式道岔无缝化的可行性,通过建立有轨电车用嵌入式道岔有限元模型,对钢轨强度、高分子材料特性、钢轨伸缩位移、轨道稳定性以及断缝值进行计算分析。研究结果表明:在温度荷载作用下,基本轨承受一定的附加力作用,钢轨最大温度力出现在直基本轨上;钢轨强度、稳定性及断缝均满足要求;嵌入式道岔最大伸缩位移出现在尖轨尖端,在升温55℃时,其尖轨尖端伸缩位移值为3.16 mm,高分子材料无损坏,可保证对钢轨的锁固作用;有轨电车用嵌入式道岔无缝化可行。     

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。     

可动心轨道岔心轨折断原因分析

对津浦线发生的可动心轨道岔心轨折断进行了系统分析。通过金相试验、心轨疲劳裂纹源位置、裂纹扩展特点对伤损原因进行研究,通过对该类型道岔在不同工况条件下列车通过时的应力、位移等现场测试,对裂纹产生的原因和该类道岔运营的安全性进行确认,并对今后道岔的设计、维护提出相关建议。     

咽喉区道岔病害成因分析及整治措施研究

为了解决咽喉区道岔轨枕立螺栓折断,道岔轨件磨耗伤损发展较快,滑床板磨耗、开焊,轨下胶垫压溃、变形、窜动,几何尺寸难以保持等问题,分析总结了道岔病害的成因特点及发展规律,通过加大道岔综合维修力度、抓好道岔专项整治、提升道岔结构强度、增强道岔框架稳定性等方法,对黄骅港站相关道岔病害进行了综合整治。研究表明,通过安装整体式轨距杆、多功能防爬装置、通长轨撑铁垫板、热塑性橡胶垫板,周期性涂抹干式润滑剂,安装重型扣件,使用心轨加宽型重载辙叉等措施,有效降低了咽喉区道岔设备病害的发生频次,将咽喉区道岔维修周期从10 d延长至25 d以上,每年节约人力2000工日以上,节约成本400万元以上;道岔尖轨、基本轨、钢轨使用寿命延长3至6个月,道岔轨件成本节约450万元以上。     

降低电动转辙机维修成本

<正>1前言电动转辙机是信号的主要设备,是将电能转变为机械能后转换道岔,改变道岔开通位置,在尖轨与基本轨密贴后,将道岔锁闭在规定位置,并给出道岔尖轨位置状态。由于机械动作复杂,经常发生故障,返修率较高,大大增大了维修成本。2小组简介牡丹江电务段材料科QC小组概况见表1。     

岔桥相对位置对桥上无缝道岔受力和变形的影响

为了进一步研究桥上无缝道岔受力和变形的特点,通过建立"岔-桥-墩"纵向相互作用一体化计算模型,分析道岔与桥梁的相对位置对钢轨、道岔、墩台等结构部件受力及变形的影响.经计算分析表明,随着道岔头部距连续梁桥左端梁缝距离的增大,基本轨伸缩附加力、伸缩位移、桥墩所受纵向力减小,翼轨末端间隔铁承受的纵向力增大;尖轨跟端限位器所承受的纵向力、尖轨与心轨相对于岔枕的纵向位移,并不随道岔头部距梁端的距离呈单向变化,只有当道岔头尾距离梁端在一定合适位置时,才能确保限位器受力、尖轨与心轨相对于岔枕的纵向位移最小.     

基于空间杆件体系的12#单开无缝道岔稳定性分析

针对无缝道岔稳定性研究,从轨道结构划分的各单元杆件的力学特性入手,通过MATLAB编程建立三维空间有限元计算模型,分析无缝道岔在线路上的稳定性,给定升温条件通过模型计算得到道岔位移的变化趋势,找到峰值点的位置,改变升温幅度得出位移随温度变化的情况,求得允许升温的幅度,研究结果表明,无缝道岔在尖轨尖端、尖轨跟端、心轨跟端及直侧股分离处将出现最不利位置点。对峰值点产生原因分析可知,作为轨道框架刚度的重要组成部分及温度力传递的介质,各部件联结形式直接影响道岔的稳定性,其位移与温度呈线性关系,随着温度的升高,其位移值也逐渐增大。据此可对锁定轨温进行合理的设计,最后根据峰值点位置提出相应的养护维修建议。     

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。     

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。     

翼轨加高值对高速列车过岔动力特性影响分析

基于岔区轮轨接触关系及轮轨系统动力学理论,以18号高速道岔可动辙叉为例,分别建立翼轨不同加高设计方案下的辙叉模型以及CRH2型车车辆模型,分析翼轨加高设计对列车过岔动力特性的影响。研究结果表明:列车过岔时,随着翼轨向外弯折,轮轨接触区域开始外移,并由此造成轮对质心垂向位置的降低,引发剧烈的轮轨冲击作用;通过设置合理的翼轨加高值,可有效解决轮对质心垂向位置降低的问题,提高列车过岔平稳性及旅客乘车舒适度;翼轨最大加高值为2 mm时最佳,与无加高设计相比,翼轨加高后,列车第一轮对垂向轮轨力及减载率最大值分别降低了18.16%和35.8%、轮对和车体的垂向加速度则分别降低了48.1%和34.7%,列车垂向振动特性得到明显改善;随着列车运行速度的提高,其过岔时的轮轨动态响应也会不断加剧,鉴于翼轨加高可有效降低列车过岔时的垂向动力相互作用,合理的翼轨加高设计将对列车在岔区的提速具有重要意义。研究成果可为我国铁路线路道岔可动辙叉的结构优化设计提供理论参考。     

无砟轨道连续梁桥与道岔纵向相互作用规律的研究

建立了无砟轨道线桥墩一体化计算模型,用数值模拟法,以一组60 kg/m钢轨客运专线18号可动心轨道岔布置在连续梁上为例,通过两种类型("门"形筋混凝土道床、带限凸台的道床板)无砟轨道桥上无缝道岔与有砟轨道桥上无缝道岔基本轨温度附加力、基本轨伸缩位移的比较,表明:无砟轨道桥上无缝道岔温度附加力分布规律、钢轨位移分布规律与有砟轨道桥上无缝道岔相似,"门"形筋及带限位凸台无砟轨道桥上无缝道岔因道床阻力大,尖轨及心轨相对道岔板的伸缩位移要小;对于带限位凸台的无砟轨道结构计算结果表明:单个凸台的支座刚度＞250 kN/mm时,凸台支座胶垫的压缩量＜1 mm.道岔板不同温度变化幅度的计算结果表明,随着道岔板日温差增大,基本轨温度附加力、伸缩位移、翼轨末端间隔铁受力、直尖轨尖端相对道岔位移、转辙器道岔板受力、辙叉道岔板受力均随之减小,而心轨尖端相对道岔板位移、导曲线道岔板受力、连续梁固定墩受力则随之增大.     

道岔检查装置

东日本铁道公司的道岔检查作业，侧重修复磨耗与变形，新开发的道岔检查装置包括8个检测项目：基本轨开放、基本轨密贴、尖轨磨耗量、辙叉磨耗量、护轨轮缘宽度、翼轨轮缘宽度、轨距、轨道变形。检测方法是使用带状激光束照射，利用7组CCD摄像头作为传感器，以一个T字型小车构成测定装置。测定断面形状和位置的原理称为光切断法，是将带状激光垂直照射钢轨，利用CCD进行摄影，求出钢轨用激光切断时的断面形状，测定参数取决于激光与摄像头的位置，参数的设定方式决定测定精度。     

有轨电车道岔几何线型检算与优化研究

为改善有轨电车通过道岔区域时所产生的轮轨冲撞以及钢轨异常磨耗问题,以某有轨电车路段轮轨异常磨耗为例,对道岔各部分轨距及间隔尺寸进行验算。根据道岔设计图纸,计算护轨端部轮轨间接触关系,提出有轨电车轮轨线型关系的改进措施。根据不同类型道岔磨耗情况,对各类型道岔的几何线型以及翼轨缓冲段槽宽进行优化分析和分类汇总。研究结果表明：当车辆转向架以自由内接形式通过曲线时,可能出现2种轮轨撞击情况,即后轴外侧车轮与护轨撞击和前轴内侧车轮与护轨相互撞击;为保证辙叉区护轨及翼轨处不发生轮轨撞击,护轨及翼轨缓冲段起始点与内外轨作用边槽宽应取各种工况下最不利值;合理加宽护轨及翼轨缓冲段起始槽宽,可实现辙叉区车体平稳转向;通过对有轨电车道岔几何线型进行调整,可以极大地减缓轮轨之间的冲撞。