75kg/m钢轨接头预留轨缝与接头热应力场分析

近期某干线铁路区间钢轨接头联结零件出现大量损坏的情况,为进一步探究故障原因,以线路普通接头为研究对象,以十余年轨温数据为基础,计算铺轨作业时预留轨缝、钢轨伸缩量,并且分析其在日常环境下的温度场分布及温度效应。依据轨道真实结构建立75 kg/m钢轨接头联结零件有限元温度场模型,分析不同工况下温度云图,并总结其分布规律。研究发现:该地区15 a内,各月预留轨缝平均值相差不大;对于普通钢轨接头,在螺栓中部、钢轨扣压部分、鱼尾板螺栓孔位置产生应力集中;受螺栓预紧力影响,钢轨接头应力集中点最大点在螺栓中部,且受预紧力影响较大;接头联结螺栓预紧力对钢轨温度应力影响比扣件更为明显;这些研究成果为今后养护维修工作提供理论支持。     

客运专线信号综合接地系统方案

客运专线的列车运行速度提高,电气化机车牵引的近千安培工作电流要通过钢轨流通,使钢轨电流大大增加,并且其电磁耦合使线路附近的金属体表面产生较高的感应电压,对轨旁信号设备产生影响,综合接地系统能够有效地降低和减少外界环境对信号设备的影响,保证信号设备的安全稳定运行.     

钢轨轨底残余应力限定值的研究

热轧钢轨中轨底残余拉应力的存在对钢轨性能有很大的影响，因而对轨底最大残余应力加以限定是非常必要的。通过对国产不同轨型、不同钢种和不同钢厂生产的钢轨残余应力分布状况的测定和分析，以及参考国外钢轨相关标准，建议目前国产钢轨轨底残余拉应力限定值最好小于200MPa。     

基于COMSOL的单侧计轴传感器磁场分析

通过建立单侧计轴传感器数学模型,推导传感器磁场偏微分方程,解决磁场分界面边值问题,即在给定求解区域和边界条件下,根据已知物理规律,求解磁位随坐标的变化规律;研究车轮对励磁线圈周围磁场分布及感应线圈上感应电动势的影响,建立传感器三维模型,利用有限元软件COMSOL分析计轴传感器磁场分布情况,为传感器电磁参数的设定提供指导。     

普速铁路60 kg/m钢轨的换轨周期

利用不同线路钢轨伤损、曲线要素、通过总质量等数据,应用加权统计方法进行钢轨伤损统计分析,获得钢轨主要伤损类型及其分布和伤损率与累计通过总质量的关系;选取典型线路进行大量钢轨使用和伤损情况现场调研,获得影响钢轨使用寿命的主要因素;提出换轨周期确定原则和方法,利用各铁路局集团公司提供的换轨、重伤轨抢修、钢轨养护维修等数据,进行最佳钢轨经济下道时机分析;结合换轨实际并参考我国具体情况,提出累计通过总质量10亿t和伤损率2～4处/km相结合的60 kg/m钢轨换轨周期,分析计算了提高换轨周期的经济效益。     

桥隧过渡段轨温与钢轨纵向位移的映射关系

研究目的:桥隧过渡段处钢轨在梯度温度力作用下将发生纵向爬行,影响无缝线路稳定性。本文以轨温过渡区钢轨为研究对象,建立钢轨位移微分方程,推导轨温分布与钢轨纵向位移的映射关系,从而揭示影响无砟轨道钢轨爬行的规律。研究结论:(1)考虑扣件阻力非线性的钢轨纵向位移量和变形范围均远大于线性阻力模型;对钢轨最大位移量而言,轨温非线性分布相较于线性分布高出5.3%～38.6%,建议同时考虑轨温和纵向阻力非线性以准确获得过渡段钢轨爬行位移;(2)轨温差一定时,随着最大温度力梯度倍数k从1.5变化至3.5,轨温过渡区长度为10 m时,钢轨最大纵向位移增加了7%,而过渡区长度为40 m和50 m时分别增加了26.7%和32.8%,因此对于轨温差大、轨温过渡区长的过渡段,更应关注轨温非线性分布;(3)扣件极限阻力增大将使钢轨爬行量显著降低,但影响程度有限,极限阻力从6.5 kN/(m·轨)增加至12 kN/(m·轨),钢轨位移量下降40.8%～49.2%,而从24 kN/(m·轨)增加至30 kN/(m·轨),仅下降12.8%～24.4%;(4)推导的解析表达式能够准确描述各参数与钢轨纵向位移的映射关系,对于进一步研究过渡段钢轨受力特性以及改善无缝线路稳定性具有参考价值。     

无砟轨道条件下轨道电路传输长度建模与仿真

由于无砟轨道板中纵横交错的钢筋网络与钢轨产生电磁耦合导致无绝缘轨道电路传输长度大大缩短.本文根据无绝缘轨道电路对无砟轨道适应性的电磁分析,定量计算出无砟轨道对无绝缘轨道电路影响的大小.通过建立一种新的轨道电路模型及仿真来验证钢轨等效阻抗计算的正确性.     

城市轨道交通列车再生制动能量穿越时钢轨电位分布规律仿真分析

当前,城市轨道交通钢轨电位过高引起的钢轨电位限制装置频繁动作、轨旁设备打火、杂散电流泄漏量增大等现象严重,对乘客人身安全及线路杂散电流水平有较大影响,而针对多列车动态运行过程汇总再生制动能量穿越时钢轨电位分布规律尚待进一步研究.对城市轨道交通供电系统动态运行过程中钢轨电位分布规律进行研究,建立系统供电-回流-列车全模型下钢轨电位动态分布模型.分析了多区间多列车并列动态运行情况下再生制动列车回馈至牵引网功率被其他供电区间列车利用情况下钢轨电位的变化情况.研究分析表明,系统多列车动态运行时,再生制动能量穿越情况对钢轨电位影响较大.     

基于非线性超声的无缝钢轨锁定轨温检测

针对基于非线性超声的无缝钢轨锁定轨温检测问题,理论分析了材料非线性系数在温度、应力变化过程中的变化情况,试验研究了温度与应力对自由状态及锁定状态下钢轨超声非线性系数的影响,得到了温度与应力共同作用下的非线性超声响应规律。研究结果表明:自由状态下钢轨中传播的超声非线性受温度影响明显,非线性系数随温度升高而增大,随温度降低而减小;锁定状态下钢轨中传播的超声非线性受温度与应力耦合作用,非线性系数在钢轨温度高于锁定轨温时随温度升高而增大,在钢轨温度低于锁定轨温时随温度降低而增大,在钢轨温度为锁定轨温时出现局部极值点。论文从理论和试验两方面证实了非线性超声可以检测无缝钢轨锁定轨温。     

轨面不平顺对高架支承块轨道结构振动特性影响试验研究

针对轨面不平顺对高架支承块轨道结构振动特性的影响进行现场试验,分别从时域和频域对比分析不同轨面不平顺状态下轨道结构的振动响应,重点考虑10～1 000 Hz频率范围内的振动.分析结果表明:轮轨冲击力和轨道结构振动加速度幅值随轨面不平顺幅值的增加而增大,同时也受到轨面不平顺类型和波长分布的影响;轨面不平顺引起的钢轨振动频率主要分布在50～1 000 Hz的范围内,承轨台、桥面板垂向振动频率分布在40～200 Hz的范围内,轨面不平顺的波长分布是影响轨道结构振动频率分布特性的主要因素之一;降低谐波型轨面不平顺幅值0.2mm,可以减小钢轨垂向振动水平14.1dB.建议将轨面不平顺谱加入轨道质量的评价指标中.     

路基上双块式无砟轨道道床板空间力学特性研究

研究不同荷载作用下,高速铁路路基上双块式无砟轨道道床板空间力学特性。钢轨及道床板中钢筋用梁单元模拟,道床板、双块式轨枕、支承层以实体单元模拟,钢轨与道床板、道床板混凝土与钢筋、支承层与路基之间的连接用弹簧单元模拟,建立了可考虑混凝土开裂的路基上双块式无砟轨道三维有限元力学模型,分析了自重荷载、列车垂向荷载、不沉匀沉降荷载、温度梯度荷载作用下道床板的空间力学特性。结果表明:温度梯度荷载对混凝土纵、横向拉应力的影响最为显著;在列车荷载、不均匀沉降及温度梯度荷载作用下,钢筋纵向拉应力均超过了20 MPa;不同荷载作用下,支承层厚度、支承层弹性模量、道床板厚度等参数变化对混凝土和钢筋力学特性的影响不同;混凝土和钢筋纵向拉应力随着道床板裂缝间距的增加而增大。     

城市轨道交通曲线钢轨调边可行性分析

小半径曲线段钢轨侧磨是城市轨道交通不可避免的问题,曲线钢轨调边使用是延长钢轨使用寿命的有效方式,从曲线钢轨调边的安全性、耐久性、焊接方式、调边方式以及施工组织等几个方面,对城市轨道交通实施钢轨调边的可行性进行分析,以期该项技术能够广泛应用于城市轨道交通曲线钢轨侧磨的治理。     

中低速磁悬浮列车运行电磁环境的分析

采用电磁场有限元法对悬浮电磁铁和直线牵引电机的泄漏磁场分布进行仿真计算,并将计算结果与中国科学院电工所对CMS04型中低速磁悬浮列车电磁辐射现场测试报告进行详实的比较分析,从而证明了中低速磁悬浮列车交通系统是一种电磁环境良好的绿色城市轨道交通系统。     

常导高速磁悬浮列车电磁场的分析与测量

常导高速磁悬浮列车采用长定子直线同步电机驱动,依靠电磁场进行悬浮和推进。由于定子齿槽和材料不连续性的影响,其电磁场的分布情况很难通过解析的方式进行精确的描述。采用有限元方法对列车内的悬浮磁场和推进磁场进行了系统的研究,得到了气隙内的磁场分布,计算出了悬浮力和推进力,并发现了6倍频的波动。最后,采用霍尔传感器对气隙磁场进行了测量,验证了分析的正确性。     

弹性支承块式无碴轨道振动分析新模型

针对弹性支承块式无碴轨道结构特点,提出了一种新的用于竖向振动分析的有限元模型。在该模型中,钢轨模拟为弹性点支承Euler梁;钢轨下面的支承块视为刚体;轨道板视为弹性薄板,并且采用横向有限条与板段单元法对其进行位移插值;钢轨扣件模拟为线性弹簧和阻尼器;轨道板和混凝土底座下的路基模拟为连续分布面弹簧和阻尼器。在此基础上,基于弹性系统动力学总势能不变值原理和形成系统矩阵的"对号入座"法则,推导了弹性支承块式无碴轨道的竖向振动总势能,为建立弹性支承块式无碴轨道竖向振动方程,乃至进行弹性支承块式无碴轨道在高速列车作用下的动力响应分析奠定了良好基础。     

Ⅰ型板式轨道上的扣件在曲线地段的调高调距分析

研究目的:Ⅰ型板式无砟轨道在曲线地段铺设时,由于轨道板是3～6m长的直线形混凝土板,板上扣件受扣件正矢、曲线超高等因素的影响,轨道板上的扣件会丧失一部分调高调距能力。为此,本文就扣件在曲线地段损失的调高调距能力进行详细、具体的计算分析。研究结论:在小半径曲线地段轨道板上的扣件调高调距能力丧失较多,Ⅰ型板式无砟轨道尽量铺设在曲线半径不小于1 600 m的地段;曲线半径越大,扣件正矢就越小,钢轨之间的轨距调整量的损失就越小,线路在运营养护阶段的轨距调整富余空间就大,同时轨道板上超高递减差就越小,这样既有利于施工,又有利于今后的养护维修。     

考虑内腔空气影响的高速磁浮轨道箱梁日照温度场研究

高速磁浮混凝土轨道梁在日照作用下温度分布不均匀,易引起梁体变形、开裂,影响行车安全.本文以上海浦东地区的气候条件为基础,研究了日照辐射下高速磁浮混凝土轨道箱梁的温度分布规律.首先基于固体传热和流体传热理论计算了浦东地区的太阳辐射值,然后建立了混凝土轨道箱梁有限元模型,并在考虑箱梁内腔空气传热效应的前提下计算了轨道梁整体...     

高速铁路桥上CRTSⅡ型无砟轨道快速升降温模型试验研究

为深入系统研究高速铁路桥上CRTSⅡ型纵连板式无砟轨道温度场分布规律,制作无砟轨道后张法预应力混凝土简支箱梁1/4缩尺试验模型,通过开展快速升降温试验,分析CRTSⅡ型无砟轨道二维温度场分布规律,提出轨道系统横、竖向温度三维分布形式。研究结果表明:高速铁路桥上CRTSⅡ型无砟轨道竖向温度及温差分布呈三段式阶梯形;横向温度分布呈抛物线形;CA砂浆层是影响轨道系统横、竖向温度场分布的最主要因素;轨道系统竖向负温差主要产生于轨道板;轨道板与CA砂浆层间竖向温度梯度最为显著,最高达4.5℃/cm;横向最大负温差为-4.4℃,最大正温差为5.5℃,分别产生于底座板上部和中部;轨道系统横、竖向温度三维分布呈三段式阶梯形曲面。研究结果可为高速铁路桥上CRTSⅡ型无砟轨道温度效应设计和研究提供参考。     

电力机车主变压器的三维漏磁场和脉冲短路电磁力的计算

文章基于边单元法,对某电力机车主变压器在脉冲短路电流条件下的三维漏磁场进行了分析,并获得脉冲短路电流条件下各绕组径向和轴向磁感应强度的分布情况;在此基础上,根据毕奥-沙瓦定律的微、积分表达式,提出了一种基于有限元的简单有效的绕组电磁力计算方法,且可以计算出各分段绕组的受力情况。     

CRTSⅡ型轨道板成品板打磨技术研究

针对京沪高速铁路固镇轨道板场CRTSⅡ型轨道板承轨台打磨施工,从轨道板打磨、存放、运输、承轨台打磨数据应用、数控磨床操作技巧、70余种非标设备易损配件储备等关键工序的研究,总结了CRTSⅡ型轨道板成品板打磨生产技术。