不同弹性扣件下钢轨振动仿真分析

建立一般弹性扣件、粘结板式弹性扣件和轨道减振器扣件下的轨道模型,用有限元法模拟分析列车移动荷载作用下,不同扣件刚度、不同行车速度时钢轨的振动和荷载的传递情况。计算结果表明,随着行车速度提高,钢轨振动加剧,扣件支反力增大;随着扣件刚度减小,钢轨振动增加,扣件支反力减小,冲击荷载传递减小。     

双弹性垫板刚度对扣件减振性能影响研究

为了研究垫板刚度对地铁中大量使用的双弹性垫板扣件减振性能的影响,通过对简化模型的理论推导,以及采用实验室测试和数值模拟相结合的方法,得出:板下垫板刚度越大,则轨道板位移频响越大,轨下垫板刚度大小对轨道板振动位移频响基本没有影响;轨下垫板刚度以及板下垫板刚度越大,则轨道板振动加速度频响越小。因此,设计开发双弹性垫板的扣件,应该根据轨道板位移控制和加速度控制综合考虑。     

扣件胶垫频变动力性能对钢轨垂向振动特性影响分析

利用配有温度箱的万能力学试验机,结合温频等效原理与WLF方程的分数阶Zener模型,测试与表征Vossloh300钢轨扣件弹性垫板随频率非线性变化的黏弹性动力性能,并基于有限元方法研究考虑胶垫频变特性对钢轨垂向振动及传递衰减的影响规律。研究结果表明:在双对数坐标系下,扣件胶垫刚度和阻尼系数与频率近似呈线性正相关和负相关。胶垫阻尼频变主要增强中低频范围内的钢轨垂向振动,并能激发出钢轨1阶垂向共振频率;胶垫刚度频变能更准确预测钢轨1阶垂向共振频率;而胶垫频变特性对钢轨pinned-pinned共振频率无影响。考虑胶垫频变特性后,在1阶垂向共振频率以下,钢轨振动在激振点附近快速衰减,超过该频率钢轨振动主要沿钢轨纵向衰减。     

环境因素对地铁钢轨扣件绝缘性能影响的试验研究

城市轨道交通钢轨对地绝缘性能的好坏是影响杂散电流大小的主要原因。而对地绝缘性能的好坏主要由钢轨扣件的绝缘性能决定。扣件的绝缘工作环境相当复杂,污秽、温度及湿度都会引起绝缘性能的下降,造成过渡电阻的减小。通过搭建扣件绝缘性能测试平台,研究了不同环境因素对扣件绝缘性能的影响,研究发现:湿度对绝缘性能的影响十分严重,主要表现在其增大钢轨表面电导率,形成泄漏电流的低阻流通路径;温度的影响主要体现在其对水蒸气凝结起抑制作用,温度越高钢轨表面越不容易凝露;雾气中的盐分也会增加扣件绝缘性能的下降。     

扣件系统组合失效对钢轨参数的影响研究

以应用于高速铁路的Vossloh300-1型扣件系统为研究对象,分析扣件系统组合失效对轨道系统钢轨参数的影响。首先建立轨道系统的分析模型,并利用扣件系统失效与3个刚度的关系,建立扣件系统不同失效工况模型;其次分析扣件系统完全失效、扣件弹条完全失效及扣件系统部分失效3种组合失效的极端工况下,扣件失效的数量与钢轨变形和钢轨转角的关系。最后的结论为轨道系统安全检测参数的提取提供一定的理论依据。     

地铁扣件刚度和阻尼对钢轨异常波磨的影响

根据目前北京地铁隧道内和桥梁上减振器扣件轨道结构面临的钢轨异常波磨问题,分别建立地铁隧道内和桥梁上整体道床轨道结构的垂向振动分析模型,分析对比两种基础上钢轨的垂向动力传递特性,讨论扣件刚度和阻尼对其动力特性的影响,最后给出此类波磨的控制建议.     

山地轨道交通钢轨扣件研究与设计

结合都江堰至四姑娘山线路情况,分析了山地轨道交通扣件的性能需求及设计原则,并据此设计了一套适用于山地轨道交通的钢轨扣件,以期实现扣件较大的钢轨纵向阻力及轨距调整量,使扣件的钢轨纵向阻力≥12 kN,轨距调整量达到(-8～+16)mm.经理论分析及室内试验验证结果表明,扣件的各项组装性能均满足山地轨道线路运营要求.     

不同受力环境下的钢轨扣件减振橡胶动态特性

采用电液伺服试验机对钢轨扣件中橡胶材料受压为主和受剪为主提供弹性的2种减振橡胶的非线性动态特性进行试验研究。建立减振橡胶非线性动力学模型,运用最小二乘法进行参数识别,并进行模型有效性检验。利用建立的数学模型对各种工况的试验数据逐一拟合,得到2种扣件减振橡胶不同工况下的刚度和阻尼。刚度和阻尼的变化与振幅和频率密切相关;2种钢轨扣件减振橡胶的动态特性变化规律有一定相似性,但受压型扣件减振橡胶在刚度非线性程度、动刚度随振幅频率的变化率等方面均强于受剪型扣件减振橡胶,因此,在进行钢轨扣件的优化和创新设计过程中,应优先选用橡胶材料受剪切来提供弹性,以便实现不同载荷范围、不同振幅和频率条件下的刚度稳定性。     

发展我国钢轨扣件的几点建议

发展我国钢轨扣件的几点建议铁道部专业设计院线路所吴建忠随着混凝土枕及新型轨下基础的发展，扣件作为轨道结构的重要部件也在不断发展，其重要性越来越为各国所认识，扣件联结的牢靠程度，直接影响轨道结构的质量。根据多年的实践经验，世界各国都相继认识到，对于任何...     

弹性钢轨扣件轨道的轮轨作用力分析

采用弹性钢轨扣件是城市轨道交通轨道减振的最基本措施.为分析弹性钢轨扣件轨道的轮轨作用力,通过建立地铁车辆一弹性扣件动力分析模型,分析了扣件刚度、列车运行速度等对轮轨作用力的影响.对于弹性钢轨扣件的轨道结构,合理降低扣件刚度,可减小轮轨动力冲击和扣件支点反力,提高减振效果.通过现场测试获得弹性扣件轨道的钢轨垂直力,验证了理论分析结果.     

无砟轨道扣件刚度突变对高速列车动力的影响

研究目的:无砟轨道结构的弹性主要来源于扣件系统,在高速铁路无砟轨道施工或维修过程中,扣件系统可能出现安装不当或新旧轨下垫板不合理过渡的情况,从而在相邻的扣件间形成较大的刚度差或称刚度突变,静态条件下难以发现,但可能对高速行车的平稳性和安全性产生不利的影响。本文应用轮轨系统动力学理论和ANSYS/LS-DYNA有限元软件,建立了车辆-无砟轨道-路基系统垂向耦合振动模型,根据扣件刚度实际检测的范围,考虑不同的扣件刚度突变工况,计算分析扣件刚度突变对高速车辆及轨道动力特性的影响。研究结论:经过计算分析表明:(1)当扣件刚度局部发生突变时,车体加速度最大值和最小值基本不变,即扣件刚度突变对行车平稳性的影响不大;(2)扣件刚度突变对轮重减载率即行车安全性的影响明显,尤其是列车速度超过300 km/h时,扣件刚度突变直接导致轮重减载率超标;(3)该研究成果可为高速铁路无砟轨道扣件刚度在施工或维修中加强检测、建立严格的控制标准提供理论依据。     

地铁车辆段大间距立柱式检查坑轨道受力特性研究

为明确车辆段库内扣件大间距立柱式检查坑轨道的受力特性,基于有限单元法,研究不同扣件间距对轨道受力变形的影响;通过ANSYS与LS_DYNA建立车辆-轨道耦合动力学模型,对实际列车动荷载下的轨道受力变形进行计算;建立扣件锚固螺栓精细化有限元模型,进一步分析螺栓的受力情况。结果表明：(1)在列车静荷载作用下,随着扣件间距增加,胶垫压缩量、扣件剪切力均呈现明显线性增大趋势,扣件上拔力先增大后减小,扣件间距取1.9 m时,胶垫压缩量超出规范要求值,故建议立柱式检查坑扣件间距不超过1.8 m;(2)扣件间距取设计值1.4 m时,在列车动荷载作用下,最大轮轨力为81.76 kN,相较于静轮载增加2.2%,扣件受力变形符合规定要求;(3)在抗拔力和剪切力作用下,螺栓和螺纹套管的受力均符合设计要求。     

钢轨谐振式浮轨扣件动态变形及减振降噪性能分析

选用谐振式浮轨扣件对西安地铁1号线某区段原有DTVI2扣件进行改造。测试分析了改造前后的轨道动态变形、轨道振动、敏感建筑物振动及二次辐射噪声变化水平。测试结果表明,谐振式浮轨扣件的轨道变形满足轨道线路安全要求,与DTVI2扣件的轨道相比,道床及隧道壁的振动水平降低至9～13 dB(Z),地面振动降低7.3 dB(Z),二次辐射噪声降低4.1 dB(A),表明谐振式浮轨扣件具有较好的减振降噪效果。     

谐振式浮轨扣件的安装工艺

谐振式浮轨扣件是一种高性能的轨道减振降噪扣件,有利于解决城市轨道交通轨道所产生的振动与噪声问题。这种扣件安装质量的好坏会直接影响到其减振降噪性能的发挥。介绍了谐振式浮轨扣件特点及在地铁线路中的施工工艺,同时对现场实际遇到问题的解决方法及列车正常运行时该扣件相关的维护工作也作了相应的介绍。     

地铁隧道列车运行诱发环境二次振动初探

建立了车-线-隧道耦合动力学模型,输入实际的列车、轨道、隧道承力结构参数,获得地铁列车运行时的隧道承力结构动态激励。在此基础上,综合运用有限单元法和无限边界元法,建立了隧道-土体-建筑动力耦合模型,分析隧道周围土体及沿线建筑物的受振特性,探析地铁列车振动对环境的影响规律。结果表明:地铁列车运行引起周围环境的二次振动为低频振动,且主要为竖向振动和横向振动;列车通过时,地面竖向振动最大值出现在距离隧道中心线10 m处,竖向振动加速度除了在距离隧道中心线45 m点出现反弹外,其他各点的振动加速度幅值基本上都是随着距离的增加而逐渐减小;随着传播距离的增加,较高频率的振动成分幅值衰减较快。     

轨道刚度及谐振阻尼器对钢轨波浪磨耗增长和振动水平的影响

通过对我国几个具有不同轨道刚度和钢轨阻尼的地铁轨道系统进行检测分析,介绍轨道系统钢轨的振动水平和波浪磨耗增长,与轨道刚度和钢轨谐振阻尼的关系。在每一个测试线路段,对钢轨表面粗糙度(包含波浪磨耗)的测试都在一定的时段间隔对同一测试位置重复测量,测试结果提供了很有价值的数据,能够在一个中长期范围内对钢轨粗糙度的增长和轨道钢轨振动水平的变化进行对比和分析。通过测试结果可以明显看出,在刚度较高的轨道上,钢轨的粗糙度较高,而在安装了谐振式阻尼扣件的线路上,钢轨粗糙度反而有所下降。与普通扣件的轨道相比,安装低刚度谐振式钢轨扣件的轨道,其钢轨本身在垂直方向及横向振动水平均有所下降。     

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.     

铁路桥梁基础受冲刷对桥墩自振特性的影响分析

以城鸡线2K+614 m桥5号桥墩为研究对象,通过挖开桥墩基础周围覆盖层土体的不同厚度模拟基础受冲刷程度,运用冲击振动试验法进行桥墩自振特性测试,分析桥梁基础受冲刷对桥墩自振特性的影响。结果表明:桥墩基础周围覆盖土层厚度的减少会降低桥墩的自振频率,并使桥墩的刚体摆动趋势增强;减少的土体越靠近地面对桥墩自振频率的影响越大。采用弹性系数模拟桥墩基础周围土体对桥墩的约束,建立有限元模型,并通过改变弹性系数值模拟覆盖土层厚度变化对基础的约束影响,分析基础在不同冲刷程度下桥墩自振特性的变化规律。用有限元法、能量法和回归法分析覆盖土层厚度变化对桥墩自振特性影响的结果与实测结果的比较表明:有限元法比能量法和回归法能更好地预测基础受冲刷对桥墩自振特性的影响。