客货共线铁路双块式无砟轨道动力响应测试分析

京包线集宁至包头段增建第二双线八苏木隧道,轨道结构采用了CRTSⅠ型双块式无砟轨道,通过在隧道内和隧道端口处有砟轨道和无砟轨道过渡段布置测点,测试了客车最高速度为160 km/h和25 t轴重货物列车最高速度100 km/h条件下轨道结构动力响应。测试结果表明,列车运行稳定性指标、轨道结构稳定性和轨道结构振动参数均在规定限值内,轨道结构动力性能能够同时满足重载货物列车及客车运行要求。     

客货共线无砟轨道平顺状态预测模型

客货共线无砟轨道的轨道质量指数(TQI)具有随时间长期缓慢变化并伴随平稳波动的特点,而现有的预测模型难以预测这种变化。基于小波和时间序列分析预测方法,提出ARMA-BP神经网络和ARMA-SVR预测模型。通过小波分析将TQI时间序列分解为高频和低频2个部分,采用ARMA模型对高频部分建模,分别采用BP神经网络和支持向量回归SVR模型对低频部分建模,最后对高频和低频进行综合预测。此方法可根据具体情况对具有不同特性的TQI时间序列进行针对性建模,提高预测精度。运用此方法对包西线和太中线10个无砟轨道区段TQI时间序列进行预测,结果表明:ARMA-BP神经网络与ARMA-SVR的建模精度平均值分别为98.1%和98.5%,后验差分别为0.31和0.21,均达到1级;前者对已知数据的拟合精度高,而后者对未知数据预测能力较强、泛化能力更突出。     

客货共线无砟轨道钢轨焊接接头不平顺测量分析

作为轨道结构的薄弱环节之一,钢轨焊接接头的平顺状态对列车运行的安全性、平稳性具有重要影响。基于客货共线隧道内无砟轨道焊接接头不平顺的现场测量数据,总结了接头不平顺的主要波形类型,并分别从时域和频域角度分析了接头不平顺幅值与短波不平顺水平的变化规律,然后研究了钢轨打磨对接头平顺状态的影响。结果表明:接头不平顺幅值发展速率与线路年运量呈正相关关系; 50～400 mm波长范围的短波不平顺水平具有趋势性发展规律;钢轨打磨能够显著改善焊接接头的不平顺状态。     

客货共线铁路弹性支承块式无砟轨道伤损分析及整治

针对客货共线铁路长大隧道内弹性支承块式无砟轨道结构在运营后出现支承块开裂、道床高程控制不到位等病害的问题,通过现场调研,分析了弹性支承块式无砟轨道的病害原因,明确了支承块橡胶套靴帽檐与道床表面的位置关系,并给出了相应的整治措施.建议严格控制道床表面高程,确保其低于橡胶套靴帽檐底部2 mm;道床板混凝土不得与支承块固结,...     

客货共线单元板式无砟轨道荷载作用特性与疲劳寿命预测

部分线路采用客货共线运营模式,以降低铁路运输压力。国内一些客货共线铁路采用CRTSⅠ型板式无砟轨道结构,现场调研发现列车运营将导致轨道结构服役性能劣化、疲劳寿命降低。运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立含损伤车辆-板式轨道耦合动力学模型,研究客货共线铁路荷载作用特性,并进行现场测试以验证理论模型正确性;基于扣件扣压力理论计算结果,考虑板下砂浆破损,借助ANSYS WORKBENCH预测轨道板疲劳寿命。结果表明:货车作用时轮轨力理论值在110～135 kN,远大于客车的40～90 kN;砂浆损伤对货车荷载作用特性影响比对客车的小。对于扣件扣压力,客车作用时现场测得其最大值为30.3 kN,接近理论值30.8 kN;货车作用时实测值为50～60 kN,接近最大理论值56.0 kN。轨道板疲劳寿命在货车作用时较客车作用时缩短,在板端砂浆破坏时明显减少。     

客货共线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道疲劳寿命预测

针对客货共线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道的疲劳寿命问题,采用有限元软件,通过应力等效原理及列车运行速度确定了室内混凝土疲劳试验的加载值和加载频率;在各组合工况下对混凝土试件进行重复加载,分析了抗折强度和动弹性模量的关系,确定采用动弹性模量衰减幅值来评价混凝土疲劳寿命;将试验结果拟合为混凝土损伤曲线,并基于Palmgren-Miner疲劳累积伤损准则得到不同荷载作用下轨道板疲劳寿命预测值。结果表明:混凝土动弹性模量和抗折强度之间存在良好的相关性;荷载频率越低或应力水平越高,混凝土损伤发展速度越快;忽略其他荷载耦合作用时,客车荷载作用下轨道板的疲劳寿命约为货车荷载作用下的2倍,而客、货车荷载交替作用下无砟轨道的疲劳寿命则介于上述2种荷载作用之间。     

客货共线铁路弹性支承块式无砟轨道结构安全与稳定性分析

在对国内相关标准所规定限值总结的基础上,建立车辆-轨道空间耦合动力学计算模型,重点研究分析不同线路条件、不同类型列车运行工况下弹性支承块式无砟轨道的安全性和稳定性。结果表明,弹性支承块式无砟轨道结构在不同运营条件下(客车最高速度200km/h、货车最大轴重27t):列车运行各项安全性指标及线路轨距动态变化量均在标准规定的限值以内;客车的横向平稳性指标最大值为1.85、垂向平稳性指标最大值为1.88,货车的横向平稳性指标最大值为2.23、垂向平稳性指标最大值为3.42,客车和货车平稳性指标满足1级的标准,平稳性良好。综合计算分析结果,弹性支承块式无砟轨道结构可适用于不同类型客货共线铁路运营条件。     

高速铁路无砟轨道扣件设计要点

研究目的:扣件是轨道结构的重要组成部件,为保证行车绝对安全和旅客乘坐的舒适性,要求钢轨扣件具有足够的扣压力,良好的绝缘性能、较低的刚度;要求少维修、各节点刚度一致等,因此,扣件技术是无砟轨道结构关键技术,做好钢轨扣件设计,是高速铁路轨道设计的重点。研究结论:扣件不仅要有足够的强度和扣压力,还应具有良好的弹性和一定的调整能力等。扣件类型不同,使用范围也不同,设计中应根据扣件的性能参数、设计原则和上述选型设计要求,合理选用不同类型的扣件,才能充分发挥扣件的性能,达到经济合理、安全运营的目的。     

客货共线铁路弹性支承块无砟轨道更换支承块特性研究

为进一步提高更换支承块的现场作业效率,降低施工成本,采用有限元方法对更换支承块问题进行理论研究,得到合理抬轨间距、扣件松开范围及相关变化规律等。研究表明,为减小钢轨和扣件的变形及受力,建议采用两点抬轨方式,抬轨间距宜控制在1.2～2.4 m;钢轨弦弧差、钢轨最大拉应力随扣件松开范围增大而线性增加,变化趋势类似反比例函数;扣压区扣件最大上拔力随扣件松开范围的线性增加,在扣件松开27.0 m之前,减小趋势较大,反之,减小趋势较小;钢轨弦弧差、钢轨最大拉应力、扣压区扣件上拔力随抬轨量增大呈线性增加关系;在抬轨量16 cm、抬轨间距1.8 m条件下,为满足钢轨受力和扣压区扣件处于受压状态,扣件松开长度不宜小于36.6 m;抬轨量每增加1.0 cm,扣件松开长度宜增加0.6～1.2 m(1～2组扣件)。     

客运专线无砟轨道扣件系统技术研究

提出客运专线无砟轨道扣件系统技术要求和关键技术,分析世界各国高速铁路无砟轨道扣件系统技术,介绍我国自主研发的无砟轨道扣件系统的技术特征,对日本、德、英国和我国主要类型扣件的扣压件形式及紧固方式。联结方式、承受横向力方式、弹性性能、钢轨位置调整方式进行性能分析,提出无砟轨道扣件结构选型中应注意的问题。     

客货共线铁路路桥过渡段有砟-无砟过渡设计

研究目的:为指导孟加拉帕德玛大桥铁路连接线路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡设计,本文基于线下基础刚度过渡的方式,提出路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡设计方案,并对该方案进行轨道整体刚度分析与评价,验证路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡方案的可行性.研究结论:(1)提出了桥上采用无砟轨道,桥台和路基上采用有砟轨道,且桥台设计长度10 ...     

无砟轨道线路临时架空装置现场应用与测试

无砟轨道线路临时架空技术是在轨道病害修复过程中保障列车正常运行的关键。本文结合一高速铁路车站无砟轨道沉降整治工程,研发了适用于无砟轨道线路的临时架空装置。该装置以钢垫梁作为架空主体,可采用1片钢垫梁替换1块轨道板架设临时线路,也可采用多片钢垫梁替换连续多块轨道板,构成多跨连续的架空结构。架空装置施工便捷,稳定性好,安全可靠。现场应用测试结果表明,列车通过临时线路时的脱轨系数、减载率、轮轴横向力以及钢垫梁的跨中竖向、横向挠度等指标均小于相应限值。该装置所架设的临时线路能够满足高速铁路列车以速度45 km/h通行的要求。     

客货共线铁路弹性支承块式无砟轨道结构极限状态设计法研究

为研究客货共线弹性支承块式无砟轨道极限状态设计方法,系统分析计算模型和加载方式,开展随机变量概率模型及统计参数研究,提出弹性支承块式无砟轨道极限状态设计分项系数,并进行道床板极限状态法配筋设计。结果表明：(1)对于距洞口小于200 m地段隧道内弹性支承块式无砟轨道道床板,建议承载能力极限状态下,列车荷载和温度梯度作用分项系数分别取1.2、0.5,正常使用极限状态下分别取0.7、0.5;(2)采用极限状态法对道床板进行配筋计算,距离洞口小于200 m地段道床板纵向配筋结果与容许应力法计算配筋一致,横向上表面和下表面配筋分别减少2根和6根。     

无砟轨道垂向高频振动响应分析

为了分析不平顺条件下无砟轨道的高频振动特性及声辐射特性,建立了高速铁路无砟轨道车辆-轨道垂向耦合动力学模型,在轮轨表面粗糙度激励下考虑接触滤波,模拟出了轮轨垂向高频振动相互作用力,并将此力作用在按我国实际轨道结构建立的三维实体有限元模型上,仿真模拟轨道系统在随机荷载作用下的高频振动特性,得到了钢轨轨头、轨腰、轨底3处的...     

京哈线秦沈段无砟轨道改进型扣件设计研究

京哈线秦沈段沙河特大桥、狗河特大桥和双何特大桥无砟轨道原有WJ-2型扣件和Ⅱ型弹条弹性分开式扣件已应用约15年,总体使用状况良好,未出现零部件大量损坏现象,但据现场养护维修人员反映,还是存在弹条易脱落、钢轨左右位置调整困难、扣件无钢轨高低位置负调整功能、零部件不通用等问题。针对以上问题在原有扣件基础上开展设计研究,新设计的改进型扣件钢轨高低位置调整量在-4~+30 mm,单股钢轨左右位置调整量为±17 mm,提高了零部件的通用性,方便了钢轨位置的调整,增强了扣件整体结构稳定性。     

有砟轨道与无砟轨道垂向振动纵向传递特性差异研究

有砟轨道-无砟轨道过渡段存在大量的轨道病害问题,静力学分析与时域内的动力学分析未发现两种轨道间的差异与轨道病害间的关系。根据建立的两种轨道力学模型对比分析两种轨道结构各频段的垂向振动纵向传递特性,得出:轨道垂向振动纵向传播距离与所受荷载激振频段有关。低频段(100 Hz以下),有砟轨道的振动传播距离小于无砟轨道。中频段(100～1 500 Hz),两种轨道的振动传播距离均大幅增加,且有砟轨道的传播距离小于无砟轨道。高频段(高于1 500 Hz),两种轨道纵向传播距离随激振频率增加迅速减小,且有砟轨道的振动传播距离大于无砟轨道。为更好地实现有砟轨道与无砟轨道间动力特性过渡,建议在过渡段设计中减小轨道各部件间的差异,线路养护维修中根据线路设计速度区别控制过渡段两侧轨道几何不平顺。     

弹性长枕无砟轨道垂向动力学计算分析

建立弹性长枕无砟轨道的梁—梁—板模型,计算垂向位移、加速度与行车速度的关系,扣件瞬时上拔力与行车速度的关系,垂向位移、加速度与扣件、枕套和路基刚度的关系,垂向位移、加速度与长枕、道床板质量的关系等;分析无砟轨道弹性长枕在不同扣件、枕套、地基刚度和不同弹性长枕、道床板质量下的动力响应;找出扣件、枕套、地基刚度及弹性长枕、道床板质量与垂向速度、加速度、轨枕侧滚等的关系。在弹性长枕、道床板质量和扣件、枕套、地基刚度不变情况下,计算列车不同速度下各垂向动力响应,找出列车速度与垂向位移、加速度的关系。     

WJ-7型无砟轨道扣件弹条强度分析

为了分析WJ-7型扣件弹条成型后的强度和工作时的受力状态,首先通过拉伸试验得到成型后弹条材料的抗拉强度;然后采用MIDAS有限元软件进行数值模拟,得到弹条在不同扣压力下的等效应力分布规律;最后通过应变电测方法,得到弹条在不同扣压力下各测点的等效应力。结果表明:不同扣压力作用下弹条最大等效应力均在弹条跟端位置,且在扣压力为12 k N时弹条跟端等效应力超过弹条的抗拉强度,但由于预压和抛丸工艺对弹条表面的强化作用,不会导致弹条失效。     

双块式无砟轨道桥梁梁端扣件系统力学分析

针对客运专线无砟轨道桥梁梁端位移引起的扣件附加力问题，结合郑西客运专线桥上双块式无砟轨道结构建立有限元模型进行详细分析。分析结果表明，梁端位移引起的扣件附加力将影响扣件型号的设计选择．