40t轴重专用铁路列车荷载图式的制定研究

针对40 t轴重专用铁路制定设计列车荷载图式,研究首先从列车荷载图式和安全储备系数的角度,对重载专用铁路与一般线路的差别进行探讨分析,提出重载专用铁路列车荷载图式的型式以及合理安全储备系数;以现有40 t轴重矿石车为原型,按荷载效应等效的原则将其概化为图式的型式,根据安全储备系数取值建议,将概化图式轴重参数提高10%,形成40 t轴重矿石车列车荷载图式。该图式对于列车的储备在不同跨度范围内较为均衡。同时通过比较荷载效应,掌握图式与国内外现行重载铁路列车荷载图式的差异。     

几内亚西芒杜40t轴重重载铁路专用线列车设计活载选用探讨

铁路列车荷载图示是铁路桥涵设计的重要依据和核心参数。几内亚西芒杜重载铁路专用线运行轴重40 t矿石车,其活载效应超出了我国现行设计规范的规定。为确定适用于本项目的列车活载图示,结合几内亚西芒杜重载铁路专用线的特点,在调查国内外重载铁路列车活载图示以及40 t轴重重载铁路机车及货车现状的基础上,分析对比不同列车荷载图示及40 t轴重矿石车的荷载效应,以及采用不同的活载发展储备系数对本项目投资的影响,得出40 t轴重重载铁路桥梁不宜采用ZH活载(Z=1.5)或Load Model 71(α=1.46)进行设计,可采用1.1倍的实际运营车辆荷载进行设计的结论,建议在制定40 t轴重重载铁路列车活载图示时同步开展40 t轴重重载运输条件下冲击系数的研究。     

《铁路列车荷载图式》制定研究

铁路列车荷载图式是铁路列车对线路工程结构静态作用的概化表达形式,主要用于铁路桥涵结构的设计。随着我国铁路运输的发展,不同类型线路的运营列车在轴重、速度、运输密度等方面具有较大差异,单一列车荷载图式难以反映新形势下的铁路运输特征。自20世纪90年代以来,我国研究制定了适用于高速铁路、城际铁路、客货共线铁路、重载铁路的列车荷载图式,形成了铁道行业标准TB/T 3466—2016《铁路列车荷载图式》。回顾我国铁路列车荷载图式的研究和发展情况,重点对各种类型荷载图式及相应动力系数的研究思路进行研讨,并提出进一步研究方向。     

山西中南部重载铁路桥梁设计活载标准研究

研究目的:铁路列车活载标准是铁路桥梁设计的核心参数,其活载图式的拟定需综合考虑移动装备现状与发展、运输模式、运营速度及加载方式等因素。本文以山西中南部铁路通道为工程背景,针对国内既有的轴重30 t重载货车,共拟定6种不同运营活载图式,根据该重载铁路桥梁的设计活载中-活载(2005)(Z=1.2),计算设计活载相对6种不同的运营荷载的发展储备系数,明确该重载铁路桥梁设计活载标准的发展储备水平,即对于小跨度和大跨度桥梁,设计活载发展储备系数较小,中等跨度桥梁设计活载发展储备系数较大。研究结论:(1)通过对设计活载发展储备系数计算分析,山西中南部铁路通道桥梁设计活载采用中-活载(2005)(Z=1.2)能够满足开行既有30 t轴重货车的要求;(2)该活载标准对于1~12 m桥涵,设计活载的发展储备系数偏低,设计活载储备系数在1.0~1.2之间;对于加载长度12~200 m桥涵,设计活载的发展储备系数均在1.2以上;(3)中-活载(2005)的荷载图式中特种荷载值偏低致使小跨度桥涵荷载储备偏低,因此该活载图式特种荷载值需要提高;(4)该研究成果可直接用于后续的重载铁路桥梁设计。     

市域铁路列车荷载图式的研究

铁路列车荷载图式是铁路列车对线路静态作用的概化表达形式,主要用于铁路桥涵结构的设计。本文针对市域铁路列车荷载图式,概述了我国市域铁路的运输特征和主要运营列车及参数,介绍了国内外市域铁路列车荷载图式的主要形式及特点,研究制定了我国市域铁路列车荷载图式——ZS荷载。提出的ZS荷载图式能够较好地包络不同类型运营列车的荷载效应,各跨度范围内储备基本均匀,并预留了不小于10%的荷载储备。同时,计算给出了ZS荷载图式与主要运营列车及施工、运维荷载之间的储备关系。     

重载铁路路基动荷载特征

通过朔黄铁路30 t轴重列车试验,分析重载铁路路基基床动荷载幅值和分布特征,研究重载列车与普通列车作用下路基动荷载的区别。研究结果表明:重载铁路路基动荷载与轴重基本呈线性关系,30 t轴重下平均值为59 kPa,最大值达到123 kPa,轴重从25 t提高至30 t,路基动荷载增大约20%;动荷载的影响分析须考虑前后车厢相邻转向架叠加的影响,重载列车邻轴距小,相邻转向架的四轴之间相互融合,路基动荷载纵向剖面基本上呈"矩形波"形态分布,普通车邻轴距较大,相邻转向架之间的叠加不明显。重载铁路路基动荷载特征的分析为重载铁路路基基床结构的设计和评估提供了重要技术支撑。     

基于直接概率积分法的重载铁路RC梁疲劳可靠度分析

既有重载铁路线路运营列车轴重提高会造成钢筋混凝土(RC)梁产生更加严重的疲劳问题,影响桥梁的服役性能。为研究重载铁路RC梁的疲劳可靠度,从概率的角度保障重载铁路桥梁的服役安全,根据重载铁路的运营特点,建立重载铁路RC梁的疲劳功能函数,提出基于直接概率积分法的重载铁路桥梁结构的疲劳可靠度分析方法。以某既有重载铁路跨度为8 m的RC简支板梁为例,分析该重载铁路的不同轴重货运列车的荷载模型,将列车轴重与动力系数作为随机变量,并通过移动荷载法与雨流计数法获取钢筋等效应力幅的概率模型。在此基础之上,结合重载铁路的等效运营谱,对跨度为8 m的RC板梁进行疲劳可靠度评估,并探讨年运量及列车轴重对疲劳可靠度的影响。研究结果表明：直接概率积分法能够高效精确地对重载铁路RC梁进行疲劳可靠度评估。在该重载铁路运营的前20年,疲劳失效概率均小于规范规定的限值。随着重载铁路年运量的提高,RC板梁的疲劳失效概率显著增大。运营列车轴重从23 t增大至25 t对RC板梁的疲劳可靠度影响较小。开行30 t轴重列车会造成RC板梁的疲劳可靠度严重下降,需要加强重载铁路桥梁的养护维修。研究结果可为重载铁路RC桥梁的设计与养护...     

重载铁路25 t轴重列车轨道荷载谱的绘制

轨道荷载谱是轨道部件设计时的重要参考依据.本文依托大秦重载铁路轨道动力学荷载长期监测数据,统计了25 t轴重的 C80重车通过半径为500 m曲线、半径为800 m 曲线和直线段3个特征工点时列车轮轨荷载分布,绘制了不同线路特征条件下的轨道荷载谱,分析了轮轨冲击系数等动力学参数的分布密度.通过轨道荷载谱揭示了25 t轴重疲劳荷载作用下的轮轨冲击系数分布特点.     

我国铁路重载运输技术体系的现状与发展

中国重载铁路自20世纪80年代起,经过几十年的发展,构建起了以大秦铁路为代表的25t轴重重载运输技术体系;采用以25t轴重和谐HXD1和HXD2型交流传动八轴9 600kW为主的重载货运电力机车和C80系列运煤专用敞车,以及分布式无线同步控制等技术,创造了单条铁路年运量达4.45亿t的世界纪录。在此基础上,中国铁路近年来又开展了30t轴重重载铁路运输相关技术和开行3万t重载组合列车成套技术的研究,新研制出30t轴重的和谐HXD1F和HXD2F型交流传动货运电力机车以及C96和C96H型专用运煤敞车,在中南铁路采用了我国近年来研发的30t轴重重载工务工程技术和设备;通过进行3万t重载组合列车不同编组方式的仿真计算、列车静置试验和运行试验,基本确定采用1+1+1+1(推)编组方式开行3万t列车的方案是可行的;增大轴重和加大列车牵引重量是我国铁路重载运输技术的发展方向。     

30t轴重条件下隧道技术标准研究

研究目的:货运重载是铁路发展的趋势之一,目前我国重载列车的轴重是25 t,近期的发展目标是轴重达到30 t.轴重增加将使轨道和轨下基础承受较大的荷载,也将增加隧道基底病害的发生几率.因此需要深入研究轴重增加对隧道基底结构的影响,研究30 t轴重下隧道的技术标准.研究结论:以客货混跑的太行山隧道为基础进行重载铁路隧道的断面设计基本上是可行的;重载铁路隧道应取消单纯的铺底结构,在Ⅲ级以上围岩设置仰拱,且仰拱的矢跨比和厚度应不低于客运专线隧道标准;由于重载列车荷载的复杂性和围岩的千差万别,在制定30 t轴重条件下隧道技术标准时需要结合目前重载线路进行大量现场测试.     

我国客货共线铁路列车荷载图式深化研究

随着我国高速铁路网建设和投入运营,通过高效利用既有客货共线铁路发展重载运输是铁路货运发展的主要方向之一。既有客货共线铁路是货运网络的主体,由于受既有设计列车荷载标准制约,为避免大范围改造线路基础设施,铁路通用货车宜定位为轴重270 k N、载重800 k N级;新建客货共线铁路桥涵结构应能适应大轴重铁路通用货车的开行要求。根据铁路货运机车和车辆的作用特征、货车每延米重与轴重不同比增长关系等因素,为提高设计列车荷载图式对中小跨度桥涵结构和影响线加载长度短的杆(构)件加载效应,同时避免过大荷载等级系数z的取值,将中-活载(2005)图式中特种荷载集中力量值由250 k N修订为280 k N。     

30 t轴重重载铁路有砟轨道动力性能试验研究

在瓦日(吕梁市兴县瓦塘镇—日照港)重载铁路综合试验段开展30 t轴重实车试验,研究新型重载铁路有砟轨道结构扣件、轨枕及整体轨道结构的动力性能。研究结果表明:30 t轴重重载列车通过时,新型重载有砟轨道安全性参数均小于安全限值;弹性垫层采用TPEE材质,并提高了垫层刚度,延长了其疲劳寿命;弹条Ⅵ型扣件具有足够的横向承载能力,保持轨距的能力较好;Ⅳa型轨枕承载能力高,具有较大的安全储备且其横向位移小,具有较好的轨道结构稳定性;通过提高道床厚度降低了道床底部应力,减少了重载列车对路基的破坏;新型重载轨道结构提高了轨道结构的横向刚度,具有更好的稳定性。     

重载车桥耦合作用下48 m钢桁梁桥动力性能

研究目的:随着社会经济发展和人们需求的提高,铁路货运能力亟待进一步提高,在既有铁路网基础上加大铁路列车轴重是有效提高铁路运能的主要途径之一。列车轴重增大后车桥振动效应将增加,既有铁路网中的钢桥能否适应铁路轴重的提高成为列车轴重能否增加的关键问题。本文为分析重载列车作用下钢桥动力性能,选取既有线中常用跨度48 m钢桁梁桥为研究对象,通过轮对与轨道接触处的力与位移相互关系建立空间重载铁路车-桥系统耦合振动分析模型,在与实测结果对比基础上,对影响重载铁路钢桁梁桥动力性能的轨道不平顺、列车轴重和列车速度等因素进行系统分析。研究结论:(1)轨道不平顺功率谱、列车轴重和列车速度均对重载列车作用下的钢桁梁桥的动力性能有着重要影响;(2)美国六级轨道不平顺与桥上实际线路不平顺更加接近;(3)重载铁路运输中27 t轴重列车通过48 m钢桁梁桥时建议对列车运行速度进行限制。     

蒙西至华中地区铁路煤运通道设计活载选用初探

简要介绍我国重载铁路机车及货车的基本概况、国外重载铁路的轴重标准以及蒙西至华中地区铁路煤运通道的主要运输特点,分析了不同运输方式活载图式的选择不仅取决于本线运营列车活载及其预留发展储备,尚需考虑相关既有线的实际情况的选用原则。通过对周边既有线桥涵的调研,研究了既有线桥涵对不同轴重的适应性,最后通过对不同活载图示、荷载效应及配套规范的使用情况分析,得出了蒙西至华中地区铁路煤运通道宜优先采用ZH活载(Z=1.0)设计,或按UIC71活载(α=1.0)设计,并按中-活载(2005)长大重车检算图式进行相关检算的结论。     

重载铁路路基基床结构设计研究

研究目的:目前我国重载铁路路基厚度的设计依据现行高速铁路路基设计规范,但重载列车与高速列车作用下路基的工作机理存在较大差异。为此,本文根据弹性理论建立轨道-路基三维有限元模型,分析不同荷载水平和基床结构形式下路基动应力分布和衰减规律,提出用动强度控制设计方法确定不同轴重下重载铁路路基基床厚度。研究结论:(1)重载铁路荷载条件下,由于需要考虑轮轴的叠加效应,路基动应力衰减速率明显减小;(2)依据现行重载铁路设计方法得到的路基设计厚度处的动应力与自重应力之比为0.3~0.5,不满足设计要求;(3)采用动强度设计原则,25 t轴重下的基床整体厚度为2.1~2.3 m,30 t轴重下的基床整体厚度为2.8~2.9 m,35 t轴重下的基床整体厚度为3.2~3.3 m;(4)该结论可为重载铁路路基基床结构设计提供参考。     

轴重30t重载列车作用下新黄土区隧道适应性及强化措施研究

以在建的蒙华铁路典型隧道结构型式为基础,针对新黄土区重载铁路隧道结构动力响应、疲劳寿命以及合理强化措施等问题,采用数值模拟的方法进行研究。结果表明:随着轴重和运量的增加,既有铁路隧道无法满足30 t轴重列车长期安全运营的要求,应采取强化措施。而单一的系统锚杆注浆加固强化能力有限,须采用系统锚杆与隧底地基加固(加固深度4 m及其以上)的联合强化措施方能满足其疲劳寿命要求。通过研究,指出30 t轴重列车荷载作用下隧底结构疲劳易损位置,即二次衬砌仰拱中心、初期支护仰拱与边墙连接处,并得到满足100 a设计使用年限,新黄土区隧道二次衬砌、初期支护混凝土结构在轴重30 t列车荷载作用下的疲劳上限强度,分别为1.30和1.62 MPa,可为设计参考。     

30 t轴重重载铁路有砟轨道道床结构设计研究

重载铁路因列车重量和长度增加、机车和车辆轴重提高,大幅增加了作用于线路上的荷载,对铁路道床有更高的要求。结合路基结构设计,提出了我国30 t轴重重载铁路有砟轨道道床可采用单层和双层2种结构。综合理论计算和室内试验给出了道床断面关键参数:道床厚度350 mm,砟肩宽度500 mm,砟肩堆高150 mm,道床边坡1∶1. 75。针对提出的道床结构在瓦日线重载铁路铺设了试验段,开展了30 t轴重列车实车试验。试验结果表明:实测脱轨系数最大值为0. 27,轮重减载率最大值为0. 21,轮轴横向力最大值为37. 1 kN,可满足列车运营安全性要求;实测横向阻力为13. 7 kN/枕,能够保证无缝线路横向稳定性;道床厚度采用350 mm相比300 mm可降低道床底面应力38. 8%。     

运煤专线开行重载列车提高轴重影响因素的分析和建议

根据大秦线采用轴重25 t专用货车(C80型)列车编组200辆,成功开行2万t列车,年运量达到3.5亿t的成功经验,通过了解国外发展铁路重载运输采用大轴重车辆提高运输效率公认的事实,结合我国铁路货车轴重的发展,提高轴重对提高铁路运输效率起到的重要作用进行归纳、总结,提出铁路运煤专线采用大轴重货车提高运能条件十分优越,通过调查分析、计算对提高轴重开行重载列车影响因素进行研究并提出建议。     

重载铁路桥梁设计列车标准活载的研究

充分调查铁路桥梁设计列车标准活载、机车车辆现状。深入研究一些发达国家铁路桥梁设计列车标准活载的发展贮备。针对我国铁路重载运输的发展现状,依据与世界水平相同或相近的发展贮备原则,认为重载运输桥梁设计列车标准活载有必要修订。综合考虑大件运输和冲击系数对活载的影响,归纳出铁路桥梁设计列车标准活载的五条修订原则,并推荐轴重27t和30t两种列车活载标准图式。     

世界最大轴重铁路货车问世

目前，齐齐哈尔轨道装备公司为澳大利亚FMG公司研制的40t轴重矿石车样车通过铁道部专家组的技术审查。该车是目前世界最大轴重的铁路货车。据专家介绍，40t轴重矿石车采用40t轴重转向架，最高运行时速100km。最大矿石车的研制成功，标志着齐齐哈尔轨道装备公司占据了世界铁路货车技术制高点。