大型养路机械捣固作业参数对捣固效果影响规律的研究

有砟轨道大型养路机械维修作业中,捣固的主要动作是向枕底推送道砟并使道床密实。研究捣固镐插入的深度、速度、振动频率等捣固参数对大型养路机械作业效果的影响,对于提高大型养路机械作业效率、延长有砟道床服役年限具有重要意义。基于大型养路机械捣固镐结构和轨道结构建立了精细化捣固作业离散元仿真模型,采用多体动力学几何外形和离散单元分别对捣固镐与道砟颗粒的运动状态进行模拟,并通过试验对模型进行了验证。在不同的插镐速度和深度工况下模拟捣固作业过程,以道砟受到的压力、总动能、平均角速度和增加数量作为捣固效果的评价因素,研究了各工况的捣固作业效果。研究结果表明:在其他作业参数相同的工况下,插镐速度最优值为0.5 m/s,插镐深度最优值为90 mm。     

铁路道砟垫标准及技术发展方向研究

有砟轨道结构约占我国铁路运营里程的75%,铺设于桥、隧等刚性基础条件下的有砟轨道存在道床振动大、劣化速率快等一系列问题。对于梁端、过渡段等特殊区段,通常还存在因有砟道床厚度不足而导致的轨下刚度大、弹性差等现象。国外对此通常采用铺设道砟垫的方式以达到增强道床弹性,减少道床劣化等目的。对比分析国内外道砟垫的相关技术标准,指出各国试验方法的差异;对道砟垫减振降噪、延缓道床劣化技术的研究进展进行分析;在此基础上提出道砟垫试验方法、减振机理、延缓劣化作用、材料创新等方面的技术研究发展方向。     

循环荷载下重载铁路道砟磨耗破碎及力学特性试验研究

为深入研究重载列车循环动载作用下散粒体道砟的颗粒磨耗破碎和力学行为劣化等特征,开展3种不同动应力幅值下的室内大型动三轴试验。通过对染色道砟颗粒进行激光扫描和三维重构,量化分析不同循环加载应力状态下不同粒径道砟颗粒的磨耗破碎特征,深入分析循环加载下试样的宏观力学特性和力学行为劣化等。研究结果表明,循环加载后道砟颗粒普遍从原始粒径破碎至相邻粒径,偶尔出现破碎至相隔粒径的现象,另有质量占比1%左右的少量道砟颗粒破碎至最小粒径4.75～22.4 mm;在相同的循环加载动应力幅值下,随粒径的增大,道砟颗粒破碎至相邻粒径的质量占比总体呈增大趋势;循环加载过程中颗粒磨耗存在尖角磨损、棱边磨耗与表面纹理改变等3种典型类型,动应力幅值230 kPa下颗粒最大磨耗深度为0.36～5.2 mm,平均磨耗深度为0.03～0.62 mm,颗粒磨耗程度随粒径的增大而逐渐加剧,尖角磨损出现的数量更多且概率更大,其次为棱边磨耗;循环加载三轴试验前后各粒组颗粒含量变化幅度与级配曲线偏移距离随动应力幅值的增大而增大,Bg、Br与BBI 3种颗粒破碎指标均随动应力幅值的增大而增大,Br与BBI两者对动应力幅值的变化反应程度...     

京哈线秦沈段道砟飞溅防治技术的应用研究

京哈线秦沈段是采用有砟轨道结构的高速铁路,列车高速通过时,道床上的道砟在强大的风力作用下飞溅,击打线路设备、列车走行部,严重时击打列车玻璃危及旅客的人身安全和行车安全。此文在分析道砟飞溅成因的基础上,通过研究与试验,研制出一种固定道床表面砟石的粘结胶,经现场试验证明,该粘结胶能够很好地解决道砟飞溅的问题,具有广泛地推广应用价值和前景。     

冲击式人工捣固装置对有砟道床作用效应及质量状态影响研究

人工捣固作业是实现小区段线路日常养护维修的重要方式之一,可有效改善轨道几何形位、缓和线路不平顺、保证列车运行安全性。然而目前人工捣固装置进行养护维修作业主要依赖现场工人的工程实践经验,缺乏相关理论研究。为研究有砟道床人工捣固装置作业工作机理,借助离散元素法(DEM)-多体动力学(MBD)耦合方法,建立人工捣固装置-轨枕-有砟道床耦合仿真模型,并在现场开展人工捣固作业前后横向阻力试验,验证了模型的可靠性,分析人工捣固作业对道砟颗粒接触力及道床密实度的影响。结果表明：人工捣固作业会使道床横向阻力降低19.51%,道床横向稳定性减弱;捣入阶段会使道砟间接触力分布发生明显变化,其中,水平平面接触力分布由近似圆形向椭圆形变化分布,纵向平面接触力则由半圆形向花束形变化分布,颗粒间接触关系不断变化,逐步建立新的稳定传递关系;捣固作业会使道砟颗粒受迫运动,使枕盒及砟肩处密实度降低。因此,在人工进行捣固作业后应及时补填枕盒处道砟颗粒,并对砟肩处道砟进行拍实。     

广深Ⅰ线大型养路机械捣固作业后高低不平顺发展规律

基于广深(广州—深圳)Ⅰ线K16+000—K19+000区段内长2.580 km的线路连续17次轨道检查车检测数据,以高低不平顺为研究对象,对大型养路机械捣固前后537 d的线路质量进行跟踪分析。结果表明,大机捣固对线路平顺度较高的区段或路基基础稳定而在持续较大荷载作用下线路平顺度较差的区段改善作用有限;捣固作业后高低不平顺下降幅度越小的区段,其高低不平顺越容易在较短时间内超过作业前;较大的月度累计降雨量可以缓和甚至改变线路的恶化趋势;捣固作业后达到一定时间线路动态质量会加速恶化;对于广深Ⅰ线,18个月的大机捣固周期比较合理。     

基于离散元法的轨枕空吊整治作业参数优化

为了更好地对轨枕空吊进行整治,采用离散元法建立模型,研究捣固、稳定作业参数对轨枕单侧空吊道床整治效果的影响,对各作业参数进行优化设计。结果表明：捣固作业能够有效地将道砟填充至空吊区域,同时会使原本稳固的道床变得松散,而稳定作业能使松散道床更加密实,提高道床稳定性;对轨枕单侧空吊道床进行捣固作业时,建议捣镐振幅采用7 mm,捣镐频率采用25 Hz,插镐深度采用35 mm,插镐速度采用1.6 m/s;捣固作业完成后,对轨枕单侧空吊道床进行稳定作业时,建议垂直下压力采用25 kN,水平激振频率采用30 Hz。     

南京长江大桥有砟桥道床弹性改善的研究

研究目的:为考察道砟垫对南京长江大桥有砟桥道床弹性的改善效果,在室内试验基础上,通过仿真计算和现场测试,分析了3种不同厚度道砟垫对有砟桥轮轨动力响应的改善情况.研究结论:仿真计算和现场测试都表明:铺设道砟垫对低频轮轨力、钢轨和轨枕的垂向位移、钢轨和轨枕的振动加速度有一定改善;对道床垂向位移、道床振动加速度有明显改善效果,道床垂向位移可增加50%以上,道床振动加速度可降低45%以上;道砟垫对动力响应的影响与列车速度、轨道不平顺波长和波深的关系不大;30 mm厚度的道砟垫对道床的弹性改善效果较好,且其产生的轨道整体动刚度与明桥面的轨道整体动刚度较接近,有利于实现明桥面和引桥的刚度过渡.     

加载位置对道砟静态压碎形式的影响研究

为了研究道砟外部接触状态变化对其静态压碎行为的影响,建立单颗粒道砟离散元模型,模拟道砟静态压碎过程,比较不同位置加载对道砟抗压强度、压碎过程以及破碎形式的影响。结果表明:加载位置的变化对道砟单轴抗压强度影响显著,并有可能改变道砟破坏形式;当上下方有稳定的受力平面时,道砟单轴抗压强度较大,压碎破坏形式为拉伸破坏;当道砟在棱角处受载时,单轴抗压强度较小,压碎破坏形式变为单斜面剪切破坏;道砟上下加载位置中心连线与加载方向有较大夹角时,道砟单轴抗压强度很小,容易发生单斜面剪切破坏。     

单一粒径组碎石道砟颗粒破碎规律试验研究

道砟颗粒破碎会影响路基的力学行为和服役性能。为定量分析颗粒形状、粒径、冲击荷载三者对碎石颗粒破碎的影响,选用单一粒径组安山岩碎石道砟颗粒,进行颗粒破碎试验研究。研究结果表明：颗粒破碎比B_g可用于定量分析道砟的颗粒破碎规律;道砟形状是控制其破碎的主要因素,片状颗粒和针状颗粒在试验中的平均质量损失率高达40%;而块状颗粒的破碎主要以磨损为主,质量损失率低于4%;颗粒破碎指标B_g和冲击荷载能量存在良好的线性关系;颗粒破碎过程可以划分为空间调整、接触破碎及平衡稳定三个阶段。     

神朔铁路线路捣固作业决策方法

基于轨道不平顺指标与线路捣固作业维修质量的相关性分析结果,设计神朔铁路线路捣固作业决策方法。为说明该决策方法的有效性,利用神朔铁路河西运输段2014年9月—2016年12月共计31次的轨检车检测数据以及该时段内相应的捣固作业维修数据进行实例研究,并与神朔铁路传统的捣固作业决策方法进行对比。结果表明:基于该决策方法的捣固作业策略对神朔铁路捣固作业量和捣固成本的降低效果显著,能改进神朔铁路线路捣固作业计划的编制方法。     

吹砟车维修机理离散元仿真与应用

研究目的:吹砟车维修在轨枕下方补充硬质小道砟,避免捣固道砟和破损,工程实践上能消除道砟记忆效应。但在微观力学层面缺少对吹砟维修作业方式和效果应用研究,为微观力学层面研究吹砟车工作原理与养护效果,采用颗粒流离散元方法建立道砟-轨枕三维箱体模型,其中采用与道砟颗粒大小一致不规则球体组合代替道砟,借以更加真实模拟道砟颗粒之间咬合力,在轨枕单调加载下研究吹砟养护前后道床力学特性。研究结论:吹砟维修作业前后微观力学分析表明,吹砟车维修能降低轨枕-道砟接触层作用力,对轨枕-道砟沉降影响不大,从数值原理上定量揭示吹砟车维修作业力学原理;与捣固维修作业相比,吹砟维修是一种效率高、成本低、开通速度快、环保维修方法。     

城市轨道交通有砟轨道的应用及养护维修探讨

绿色低碳可持续的城市轨道交通发展对“碳达峰、碳中和”目标的实现具有重要意义。围绕有砟轨道技术在城轨线路中的应用及其养护维修进行探讨,可为城市轨道交通高效、高质量发展提供研究思路。基于对传统铁路有砟道床服役年限的总结,通过线路年通过量计算不同制式城轨线路中的有砟道床服役寿命,并进一步针对地面线及高架线城轨有砟道床开展结构选型研究。在此基础上,对国内外城轨有砟道床养护维修相关新型机械及维修工艺进行介绍,为有砟轨道在城市轨道交通中的实际工程应用提供借鉴和参考。     

曲线超高段聚氨酯固化道床施工变形控制

聚氨酯固化道床浇注过程中材料产生聚合反应导致体积膨胀。为确保高速铁路轨道的平顺性,须严格控制浇注施工中轨道的变形。针对济青(济南—青岛)高速铁路的实际线路情况,对比分析直线段、缓和曲线段、圆曲线段聚氨酯固化道床的施工变形,并采取相应的控制措施。曲线超高段聚氨酯固化道床施工时应调整保压配重和内轨侧与外轨侧的浇注流量,减小浇注时间差。现场监测结果表明,该控制措施达到了预期效果。     

地铁短枕式整体道床地段钢轨波磨特征及动力影响

针对地铁运营中存在的钢轨波磨问题,对短枕式整体道床地段开展钢轨波磨特征和动态响应测试,分析钢轨波磨产生原因和影响,并建立车辆-轨道耦合动力学模型,分析了不同钢轨波磨参数对车辆动力响应的影响.研究表明:钢轨波磨在小半径曲线段更为严重,外侧钢轨波磨相对内侧存在滞后现象,主波长在30～63 mm;短枕式整体道床在400 Hz...     

米轨混凝土轨枕与钢枕道床阻力研究

为明确米轨混凝土轨枕和钢枕道床阻力,建立了实尺米轨铁路有砟轨道试验平台,采用原位测试法测试单根轨枕的道床阻力,并拟合得出道床纵向、横向阻力-位移关系函数.结果表明:位移为2 mm时,米轨混凝土轨枕和钢枕道床的纵向阻力设计值分别为9.67、8.31 kN,道床横向阻力设计值分别为5.27、4.98 kN,米轨混凝土轨枕、...     

清筛机起拨道装置参数优化试验研究

针对既有隧道内、桥梁上道床机械化清筛难题,以清筛机起拨道装置为研究对象,通过数值模拟和现场试验,对起拨道量与起拨道力的关系进行了分析。结果表明:拨道时起拨道装置影响范围为7根轨枕距离;随着起道量增加起道力呈增大趋势,随着拨道量增加拨道力呈增大趋势,起道量与拨道力成反比关系;既有大型养路机械起拨道装置的起拨道油缸参数满足新型隧道桥梁清筛机使用要求;起拨道装置的安装位置直接影响新型隧道桥梁清筛机的作业适用范围。研究结果可为新型隧道桥梁清筛机的设计提供依据。     

捣固车前端轨道偏差自动测量技术研究

提出了一种适用于临时维修作业捣固车的前端轨道偏差自动测量技术方案,测量系统采用惯性导航系统测量原理,结合智能化、集成化测控技术,搭载于捣固车上同步进出作业区间。利用测量系统在捣固车作业前后对施工区段进行轨道几何参数测量与数据处理,指导捣固车精细化作业的同时,保证捣固与测量同步,有效解决传统模式存在的人工上道频繁、效率低、劳动强度大等问题。选取试验线进行快速且多次测量,自动计算获取轨向、高低、轨距、超高、高程等轨道几何参数,且各参数重复性偏差均达到指标要求。     

道岔区聚氨酯固化道床烘干装置的研发

针对道岔区聚氨酯固化道床施工提出一种道床烘干技术。通过高精度、智能化的道床温湿度检测,实时监控烘干效果。本文首先介绍了道床烘干装置的总体设计,然后对道床烘干数值模拟结果和试验线上实测结果进行了分析。结果表明:当密封罩内分风结构导流角为100°时,密封罩的7个出风口风速均匀;烘干约10 min时道床烘干深度可达350 mm,道床相对湿度约20%,满足聚氨酯施工要求;与现有设备相比,该道床烘干装置具有小型化、快捷化的特点,可实现对道岔区等复杂线路区段的道床烘干作业。