钢轨扭转变形对钢轨焊接质量的影响

随着列车提速及高速铁路的建设，对钢轨焊接质量的要求越来越高。本文围绕钢轨扭转变形对钢轨焊接质量的影响问题展开专题讨论。提出，在焊轨厂长钢轨焊接生产线的前道工序中，应增设钢轨扭转变形矫正设备及相关作业。     

铁路道口钢轨变形监测系统的研究

钢轨的横向变形及扭转变形一直伴随着铁路的运行,在经常过车的情况下道口钢轨更容易发生形变,如果检测不当会严重影响行车的安全,甚至造成列车出轨。目前检测手段多为人工检测,费时费力,如何采用科学高效的手段检测道口钢轨变形是十分必要的。     

钢轨扭转运动对轮轨动态相互作用的影响

运用耦合动力学理论,仿真分析钢轨扭转变形对机车车辆曲线通过和直线运行时的轮轨动态相互作用的影响。研究结果表明：机车车辆通过曲线轨道时,产生了较大的扭转幅值,将增大轨距动态挤开量,并且扭转速率也很明显,进一步影响轮轨蠕滑率;对于曲线通过的轮轨动态相互作用性能,考虑扭转变形的指标值较不考虑扭转变形的值要小,差异在10%以内;机车车辆在直线轨道上运行时,钢轨扭转变形对轮轨接触点分布的影响较明显,但钢轨微小扭转变形对轮轨动态安全性指标影响不大;钢轨向内侧略微翻转,有利于改善直线轨道上的轮轨接触几何关系。     

基于半解析有限元法的钢轨导波适用模态研究

研究目的:为选择出适用于钢轨导波无损检测的优势模态,采用半解析有限元法并基于哈密顿原理建立钢轨导波传播的控制方程,求解0~100 k Hz频率范围内的钢轨导波频散特性曲线。通过建立有限元模型对钢轨低频范围内的振动模态进行分析,验证半解析有限元法的准确性。在此基础上,提出将有限元法与半解析有限元法相结合的方法,用以分类并追踪钢轨理想导波模态,并根据相应的振型对理想模态导波进行激励和验证。研究结论:(1)随着频率的增大,钢轨导波振动模态数目迅速增加,但频散效应呈减小趋势;(2)对于钢轨基本振动模态,其横截面变形由整体变形逐渐演化为局部变形,其中扭转振动模态适用于轨腰检测,横向弯曲振动模态及竖向弯曲振动模态适用于轨底缺陷的检测;(3)在理想导波模态最大变形位置处施加激励荷载可以成功地激励出理想的导波;(4)本研究结果可为导波传感器设计与优化以及检测试验提供理论参考。     

钢轨长实体模型在不同频段的振动及传递特性分析

钢轨的振动与噪声问题以及一些钢轨病害是轨道交通中比较重视的问题,认清钢轨在不同频率下的真实振动特性是解决这些问题的关键。本文应用长实体模型研究钢轨在不同频率下的垂、横向振动与传递特性,对比其与钢轨梁模型在钢轨振动特性研究中的差别,给出能够准确表明钢轨振动传递特性的导纳及振型。研究表明:钢轨在小于钢轨共振频率时的振型类似于静弯变形,大于钢轨共振频率时钢轨振动呈现多波振型。随着垂、横向振动频率进一步增加,钢轨截面产生变形。高频时长实体模型能够真实地反映钢轨的实际振动特性,钢轨Euler梁和Timoshenko梁模型适用截面未发生变形前的垂向振动分析,梁模型无法反映钢轨于轨头处横向激励引起的扭转变形,计算结果与实体模型有差别。     

基于周期结构原理的无限长钢轨模型分析

基于周期结构原理的钢轨振动模型能够考虑钢轨截面变形对振动的影响，本文给出了该模型的理论基础，并给出了算例。     

钢轨的扭转特性

提出在扭转问题的数解法中采用无量纲应力函数，并用差分法获得了我国干线主要钢轨的扭转特性。还指出，按组合矩形截面估算的钢轨扭转特性仅是简化措施。     

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。     

钢轨断面轮廓检测技术研究

为满足铁路部门不同的市场需求,在充分调研国内外钢轨断面轮廓检测技术的基础上,研制了基于光学成像原理的钢轨断面轮廓动态检测设备,并对基于激光三角测距原理的静态检测设备的研制进行了探讨。动态检测设备主要适用于铁路钢轨断面轮廓病害的快速查找;静态检测设备则适用于铁路钢轨,特别是道岔区域钢轨轮廓的智能化、高精度检测,利于铁路部门精细化检修。     

基于双重匹配参数估计的钢轨动态轮廓校准方法

减轻运行过程中振动对车载钢轨轮廓检测系统的不利影响,获取实时准确的轮廓检测数据是钢轨维护工作面临的重要问题。在对比激光视像技术和激光位移技术轮廓检测原理异同的基础上,对更适合高速铁路检测精度需求的激光位移技术进行了系统研究,并利用二维激光位移传感器搭建了钢轨轮廓动态测量平台;针对位移技术在动态测量时一直未能有效解决的变形轮廓校正问题,指出传统视像技术的解决方法不能被机械地照用,并提出一种基于轨颚点与轨腰特征区域双重匹配的轮廓仿射变换参数估计方法,然后利用粒子群算法对变换参数进行迭代优化,实现钢轨变形轮廓校准,最后通过模拟振动实验验证了本方法的有效性。实验结果表明,本方法能较为准确地消除振动对测量数据的影响,为激光位移技术在钢轨轮廓高精度动态检测中的推广应用提供了新的思路和技术参考。     

钢轨接头扭转对车辆-轨道动力学的影响研究

针对高速铁路钢轨采用铝热焊接时会存在钢轨扭转的情况,为研究钢轨接头扭转造成的轨道不平顺对车辆轨道动力特性的影响,通过建立轮轨接触几何模型和车辆轨道动力学模型,研究钢轨接头从-1/40扭转到1/15时对轮轨接触点位置分布、车轮滚动圆半径差以及轮轨相互作用力的影响规律。结果表明:无轮对横移时,钢轨扭转造成的轮轨接触点位置横向偏移量达到25 mm;车辆由钢轨扭转-1/40通往钢轨扭转1/15时,车轮的滚动圆半径差为正,能够抑制轮对的横移,反之为负,会加剧轮对的横向移动;钢轨接头扭转会极大恶化轮轨动力相互作用,轮轨横向力和垂向力的最大值分别达到15.1 k N和131.5 k N。     

钢轨波浪磨耗检测系统的研究开发

在了解国外各种检测方法基础上，研制完成了钢轨波磨在线检测系统RCIU－1，该系统是一个安装在轨检车上，对钢轨波浪磨耗进行动态在线检测的装置，它采用惯性法原理，利用虚拟仪器技术，在Windows操作平台下实现对轴箱加速度信号的等距离采样、显示和存储，实现了多任务并行处理，同时通过数字处理、积分滤波输出代表钢轨波磨幅值的位移量或标准差。从系统构成、检测原理、数据处理、多任务运行机制、系统标定和动态试验等几方面作了详细阐述。     

考虑多影响因素的无缝线路稳定性研究有限元法

根据轨道结构特点以及轨道胀轨变形特征,将扣件、轨枕和道床模拟成一个弹性约束单元,导出约束单元的扭转刚度,将线路初始弯曲变形部分模拟成初始弯曲变形单元,从而建立考虑线路初始弯曲变形部分位置发生变化、不同初始弯曲变形弦长和初始弯曲变形矢度以及不同钢轨类型和曲线半径对无缝线路临界温升影响的无缝线路稳定性研究有限元法。算例分析结果表明:曲线半径越大,初始弯曲变形弦长越小,60kg·m-1钢轨线路比50kg·m-1钢轨线路的稳定性更高;曲线半径越小,初始弯曲变形弦长越大,50kg·m-1钢轨线路比60kg·m-1钢轨线路的稳定性更高。对于曲线半径较小的线路,初始弯曲部位越靠近线路纵向两端,线路的稳定性越差;扣件、轨枕和道床组成的约束单元刚度降低,临界温升也随之降低,会影响无缝线路的稳定性。     

几种钢轨磨损检测方法和仪器的对比分析

对钢轨进行打磨前,必须对钢轨磨耗进行测量.针对国内钢轨磨损检测方法,从技术原理、使用情况和各自优缺点进行对比分析,并列举出相应产品,为我国钢轨磨损检测技术研究提供参考,为进一步提升我国钢轨磨损检测方法和技术奠定基础.     

铁路钢轨扭转问题的研究

作为轨道结构最重要的组成部分,钢轨的作用不言而喻.在现场轨道病害分析的基础上,提出钢轨扭转的概念及带来的相关问题,结合文献以及相关学者的研究成果,对钢轨扭转问题方面的研究现状进行阐述,分析相关研究方向、采用的研究方法等,指出研究的不足及问题,并提出钢轨扭转问题进一步研究的方向.     

高速铁路桥上道岔群无缝线路力学特性研究

基于梁轨相互作用原理,建立桥上无缝道岔线桥墩一体化模型,对典型高架站咽喉区单渡线道岔梁+简支梁+单开道岔梁上无缝道岔的轨道受力和变形特性进行分析;对不同小阻力铺设方案、道岔梁间插入简支梁方案的轨道受力和变形特性规律进行研究.研究结果表明:钢轨伸缩附加力、钢轨制动附加力最大值出现在单渡线道岔梁梁缝处,钢轨强度、钢轨纵向位...     

客运专线桥上无缝道岔空间力学特性的研究

为解决哈大客运专线红嘴河特大桥桥上无缝道岔受力和变形问题,根据道岔、桥梁结构和布置形式,建立桥上无缝道岔空间耦合模型,从温度荷载、竖向荷载、钢轨横向变形等方面对其空间力学特性进行分析.结果表明:温度荷载下钢轨的伸缩附加力最大值位于梁体活动支座端,受固定支座端至活动支座端距离影响较大;尖轨、心轨尖端相对于基本轨、翼轨的位移较小,处于外锁闭机构允许的伸缩量范围之内;连续梁半联满布荷载时,钢轨纵向位移、挠曲附加力及桥梁竖向挠度最大;单线直向满布荷载时,桥梁横向挠度、扭转最大;温度荷载对钢轨横向变形的影响较小,减载率、脱轨系数变化不大.但由于客运专线标准高、道岔与桥梁结构复杂等因素,对钢轨横向变形的影响不容忽视,建议设计客运专线桥上无缝道岔时考虑其空间力学特性.     

基于几何特征的钢轨磨耗检测系统的研究

为解决高速动态条件下车体振动对钢轨磨耗检测带来的问题,在大量调研国内外利用激光技术进行钢轨磨耗检测的基础上,提出一种基于标准钢轨轨廓固有曲线曲率的钢轨磨耗检测方法,首先利用基于激光三角测距原理的传感器得到组成钢轨全断面轮廓一系列点的空间坐标;其次利用L-M优化算法进行数据处理,采用Hough变换方法检测钢轨轮廓固有几何特性;最后进行钢轨轮廓匹配后实现钢轨磨耗高精度检测。该方法已经运用在轨道检测小车上,试验数据表明:钢轨磨耗检测系统的重复性精度能到达0.005 mm,其高精度性和快速性能满足铁路部门对钢轨磨耗检测的要求。     

便携式钢轨磨耗自动检测系统

钢轨头部的磨耗值是决定钢轨伤损最主要的参数之一.采用光取断面法对钢轨磨耗进行自动检测,阐述系统的检测原理、硬件和软件组成并利用计算机图像处理技术对钢轨断面图像进行处理和检测,得出钢轨磨耗值,并给出系统的误差来源.     

基于二维激光位移传感器和遗传算法的钢轨磨耗动态检测系统

介绍钢轨磨耗动态检测原理,提出基于二维激光位移传感器的钢轨磨耗动态检测方法。钢轨磨耗动态检测系统采用车载形式安装在检测车构架上,车辆走行过程中实时检测钢轨磨耗参数;在数据后处理中,利用遗传算法对轨腰和轨底之间的特征圆进行拟合,减小了由于车辆振动引入的拟合误差。钢轨磨耗动态检测系统已在国内地铁检测车中得到应用,检测精度满足用户要求。