跟端轨底刨切对尖轨转换影响的有限元分析

根据客专线18号道岔尖轨的结构特征、受力特点及转换机理,采用MIDAS/Civil和ANSYS软件建立尖轨有限元仿真模型,然后根据尖轨转换实际情况对模型进行优化,利用优化后的模型分析在转换过程中尖轨所需克服的主要阻力,并分析尖轨跟端轨底刨切宽度和刨切长度的变化对尖轨转换的影响。结果表明:尖轨第1牵引点最大扳动力主要用于克服摩擦力与密贴反力;第2、第3牵引点最大扳动力主要用于克服摩擦力与抗弯反力;增加尖轨跟端工作边轨底刨切宽度可降低尖轨转换时的扳动力,但不足位移会增大;改变刨切长度对尖轨扳动力与不足位移的影响较小。     

有轨电车6号道岔尖轨转换有限元分析

为研究有轨电车6号道岔尖轨转换规律,应用有限元软件建立了有轨电车槽型轨尖轨转换模型,分析滑床板摩擦系数、钢轨密贴段刚度、扣板横向刚度和抗扭刚度、扣板位置对尖轨转换过程中尖轨牵引点转换力和最大不足位移的影响。结果表明:随着滑床板摩擦系数的增加尖轨牵引点转换力和最大不足位移均增加,大致呈线性增长趋势;尖轨从反位扳到定位时牵引点转换力与密贴段刚度取值无关,尖轨从定位扳到反位时密贴段刚度较小的情况下尖轨牵引点转换力不发生改变,密贴段刚度达到1 000 k N/m并继续增加时尖轨牵引点转换力急剧增加;随扣板横向刚度和抗扭刚度的增大尖轨牵引点转换力增加,不足位移变化较小;扣板距尖轨跟端越远尖轨牵引点所需转换力越大,尖轨最大不足位移越小。     

AT型尖轨跟端无切削锻造工艺的设计

介绍了AT型尖轨跟端形式和AT型尖轨跟端无切削锻造工艺构思、设计要点及关键技术难点的解决方案。     

9号单开道岔尖轨扳动力及不足位移计算分析

为保证9号道岔牵引点位置、牵引点动程、转辙机选取等的合理性,建立了尖轨扳动力的计算模型,对尖轨扳动力及不足位移进行计算分析。结构表明:9号道岔尖轨不足位移较小,为非控制因素;尖轨扳动力较大,为控制因素,主要受尖轨跟端扣件刚度、尖轨跟端扣件组数、滑床台摩擦系数和牵引点动程的影响;当将尖轨跟端设置3组扣件,第一、二牵引点的动程分别设置为160 mm和70 mm时,尖轨扳动力、不足位移和最小轮缘槽宽都符合要求。     

高速道岔尖轨断裂对道岔状态影响的试验研究

研究目的:尖轨是高速道岔结构中的核心部件,运营过程中尖轨需承担复杂荷载,且无扣件系统扣压,其可靠性备受关注,一旦发生断裂对行车安全的影响尚不清晰。本文提出一种模拟尖轨断裂的试验方法,以用量最多的18号道岔的直尖轨为试验对象,获得尖轨不同位置断裂对道岔区几何状态的影响规律。研究结论:(1)尖轨在第一、二牵引点间断裂时尖轨始终与基本轨密贴,断缝处无明显错动,扳至反位时断缝前端尖轨(尖轨尖端一侧)仍与基本轨密贴,未形成轮缘槽,侧股无法正常开通;(2)尖轨在第二、三牵引点断裂时断缝处错动量为1.3 mm,扳至反位时断缝处轮缘槽宽度满足要求,侧股可正常开通;(3)尖轨在第三牵引点后端2 m位置断裂时断缝处错动量为1 mm,扳至反位时断缝后端尖轨(尖轨跟端一侧)无牵引力,轮缘槽宽度不足,侧股不能开通;(4)尖轨在第三牵引点后端6 m位置断裂时断缝处错动量为2.3 mm,扳至反位时侧股可正常开通;(5)尖轨断裂后内部应力释放、支承条件发生变化,断缝前后尖轨转换位移不协调,使得转换阻力变化无明显规律可循,难以由转辙机阻力信息判断尖轨是否发生断裂及其位置;(6)本研究可为进一步尖轨断裂理论分析及判断方法研究奠定基础,也可为道岔运营安全评估提供参考。     

新型50kg·m~(-1)钢轨9号道岔尖轨转换特性研究

针对跟端由弹性可弯结构代替既有活接头结构的新型50 kg·m~(-1)钢轨9号道岔尖轨,采用ANSYS软件中具有变截面特性的BEAM188三维单元建立有限元模型,通过分析4种尖轨牵引点动程对密贴尖轨不足位移、斥离尖轨扳动力和斥离尖轨弯曲应力的影响,以及在8个不同位置分别设置连杆时密贴尖轨不足位移的分布规律、斥离尖轨扳动力幅值和斥离尖轨轮缘槽宽度,研究新型尖轨的转换特性。结果表明:随着牵引点动程增加,新型尖轨斥离时轮缘槽宽度、扳动力和弯曲应力近似呈线性趋势增加;为使轮缘槽宽度满足限值要求,新型尖轨牵引点动程取160 mm时,扳动力峰值小于3.5 kN,与既有转辙机性能匹配良好;在距尖轨尖端2.25～2.85 m位置处设置连杆,能够有效控制新型尖轨密贴时的不足位移,并保证轮缘槽宽度满足要求。新型尖轨参数设计合理,转换特性良好,具备取代既有尖轨的可行性。     

高速道岔尖轨转换锁闭力计算分析

为优化高速道岔尖轨转换扳动力的计算,应用有限元方法分别建立道岔尖轨轨腰力计算模型与外锁闭装置受力计算模型,提出一种计算高速道岔尖轨转换锁闭力的方法。以高速铁路18号单开道岔及新外锁闭装置为例,探究锁闭装置对尖轨转换计算的影响,揭示尖轨转换锁闭力随夹异物大小、夹异物位置变化的规律。结果表明,新外锁闭装置对尖轨转换计算产生的影响不容忽视。尖轨转换锁闭力在密贴尖轨锁闭过程中其最大锁闭力与既有的尖轨轨腰力相比可降低约21%;当牵引点处存在夹异物时,该牵引点处的锁闭力随夹异物尺寸的增加而明显增大,但对其他牵引点处的锁闭力影响较小;夹异物尺寸越大,外锁闭装置从开始锁闭至达到最大锁闭力所需的锁闭杆位移越大。     

滑床板摩擦力对尖轨不足位移的影响

为解决道岔尖轨不足位移问题,根据尖轨的特殊结构外形、受力特性和扳动机理,建立尖轨不足位移计算仿真模型,分析不同滑床板表面摩擦系数取值下尖轨不足位移的变化。结果表明:摩擦力是导致尖轨产生不足位移的主要原因;尖轨不足位移随滑床板摩擦系数的增加而增大,基本成线性递增关系;最后牵引点距尖轨跟端间间距越大,摩擦系数对不足位移的影响也越大。减小摩擦力和优化牵引点间距能够较好地控制尖轨不足位移。提出设置滚轮式滑床板方案,将轨底与滑床板间的滑动摩擦转化为滚动摩擦,并优化滚轮式滑床板布置方式,进一步减小了尖轨不足位移。     

高速道岔尖轨磨耗特征及管理限值研究

采用现场监测方法,研究不同过岔条件下高速道岔尖轨的实际磨耗特征;通过脱轨风险分析和尖轨强度分析,研究高速道岔尖轨磨耗管理限值.结果 表明:控制曲尖轨使用寿命的主要因素是侧向磨耗,在逆向和顺向过岔条件下,高速道岔曲尖轨磨耗特征差异显著,顺向过岔时曲尖轨侧磨主要发生在前端较窄区段,而逆向过岔时曲尖轨侧磨主要发生在后端顶宽较...     

温度作用下42号无砟道岔的受力与变形有限元分析

利用ANSYS建立客运专线42号无砟道岔模型,计算分析大温差条件下的道岔受力与变形特点,同时讨论了转辙器跟端结构形式对道岔受力与变形的影响。计算结果表明:通过设置限位量合适的限位器可控制道岔钢轨的温度力与纵向位移,保证转辙器正常转换;在最大年轨温差较小的地区,尖轨跟端可不设传力结构,这样有利于道岔温度力的放散;尖轨跟端设置间隔铁时,须检算间隔铁部件和基本轨的材料强度是否满足要求。     

小号码道岔扳动力随密贴段刚度变化规律研究

为研究小号码道岔扳动力随密贴刚度的变化规律,解决小号码道岔扳动力偏大的问题,基于变分形式的最小势能原理,建立尖轨和心轨的转换有限元模型,研究了随钢轨密贴段刚度变化,尖轨和心轨扳动力的变化规律。结论:钢轨的密贴段刚度较小时,钢轨密贴段刚度对牵引扳动力的影响可以忽略不计,密贴段刚度达到104N/m后,牵引点的扳动力随钢轨密贴段刚度的增大有一个较大幅度的增长,降低扳动力能够为小号码道岔使用小功率的转辙机提供基础条件。     

多点牵引时道岔扳动力计算与分析

考虑扳动力、摩擦力、密贴力、反弹力及锁闭力等 ,建立多点牵引时弹性可弯尖轨、单肢及双肢弹性可弯心轨扳动力计算理论 ,分析滑床台摩擦因数、牵引点的布置、转换方式等因素对扳动力及不足位移的影响。     

城市轨道交通7号单开道岔结构优化与设计

城市轨道交通7号单开道岔主要铺设在站场,在车辆出库、入库时使用。在城市中站场占地较大,一旦建设完成就很难扩建,因此7号道岔的设计要跟主流线型的长度保持一致,以方便更换和维修。根据现场调研发现图号SC319及其同线型图号的道岔使用量最大,因此本设计在SC319前长、后长、总长不变的基础上设计多种线型优化方案,并通过动力学建模仿真分析列车过岔时的力学性能,选出最优线型进行结构设计。在设计过程中借鉴了重载铁路道岔和高速铁路道岔的设计经验,如:用刨切基本轨加宽曲尖轨的技术延长其耐磨性和使用寿命;在尖轨根端采用弹性可弯结构取代以往根端活接头式结构,减少尖轨根端病害;针对现场辙叉易掉块不耐磨的特点设计更优异性能的合金钢辙叉;设计了常规混凝土岔枕和复合材料岔枕,为城市轨道交通岔区轨下基础提供多种可选方案。     

护轨对桥上无缝线路稳定性的影响

运用ANSYS软件,建立铺设护轨的桥上无缝线路有限元模型,研究护轨中集聚不同温度力对桥上无缝线路稳定性的影响。结果表明:对于采用50kg·m-1钢轨铺设护轨半径大于1 200m和采用60kg·m-1钢轨铺设护轨半径大于800m的曲线线路,当护轨中集聚小于20℃的温度力时,铺设护轨可提高桥上无缝线路的稳定性,而对于采用50kg·m-1钢轨铺设护轨半径小于1 200m和采用60kg·m-1钢轨铺设护轨半径小于800m的曲线线路,当护轨中集聚大于20℃的温度力时,铺设护轨则会不同程度地降低桥上曲线无缝线路的稳定性,且半径越小,线路稳定性的降低越明显;对于桥上直线无缝线路,采用50或60kg·m-1钢轨铺设护轨后,当护轨中集聚小于30℃的温度力时,桥上无缝线路稳定性均可得到提高,且护轨温度力越小其稳定性提高程度越高。通过减小护轨中的温度力,可减少伸缩调节器的使用,提高桥上无缝线路铺设的温度跨度。     

钢轨廓形优化对转辙器动力特性的影响研究

为提高列车高速直向过岔平稳性,将60N钢轨廓形及新设计的尖轨廓形应用于18号高速道岔转辙器部分,应用车辆-道岔耦合动力学理论,建立模型进行动力学仿真计算,与CHN60高速道岔转辙器动力特性进行对比。仿真计算结果表明:60N高速道岔转辙器部分轮载过渡段起点前移,轮载过渡时间增长;车辆直向经过道岔转辙器时的滚动圆半径差、轮对横移量和钢轨横向接触点外移幅值均减小,轮对蛇形运动幅度减小,行车平稳性得到提高;轮轨最大横向力由6.12 kN降低至4.75 kN,轮轨横向相互作用力减弱;车轮脱轨系数、车体横向加速度略有减小,轮轨垂向力、车轮减载率和车体垂向加速度变化不大,均在安全范围内。     

线路纵向阻力形式对桥上无缝线路计算影响

为了研究线路纵向阻力形式对桥上无缝线路纵向力的影响,基于梁轨相互作用原理,采用有限元方法建立了线-桥-墩一体化计算模型,以多跨简支梁为例,分析了常阻力、双线性和幂指数型等不同形式的线路阻力对计算桥上无缝线路时的影响。计算结果表明:常量阻力下计算得到的钢轨伸缩力较双线性及幂指数型阻力要小,且随温度跨度的增加双线性和幂指数型计算结果越来越接近,而常量阻力与两者差别逐渐增大;计算钢轨制动力时,常量阻力计算结果要小得多,且梁轨相对位移较大,已超出我国检算标准;不同钢轨降温幅度下,双线性和幂指数型阻力计算的钢轨断缝值基本相同,但却远小于常量阻力,且钢轨降温幅度越大,差别越大。由此可知,应重视线路阻力形式的选取,尽量由实际测试数据进行拟合,使其能模拟真实的现场情况。     

温度力作用下单元板式无砟轨道钢轨横向变形研究

为了研究无砟轨道钢轨横向稳定性,以曲线上单元板式无砟轨道无缝线路为对象,建立包括钢轨、扣件、轨道板和限位部件的无砟轨道钢轨横向变形计算模型,结合不同轨道板长度分析钢轨在温度力作用下的横向变形特性,讨论不同、限位部件弹性和初始弯曲半波长对钢轨横向变形幅值和扣件横向抗力的影响。计算表明,巨大温度力可导致钢轨沿线路纵向产生以轨道板为波长的周期横向不平顺,在小半径曲线地段,应采用刚度较大且塑性变形小的弹性限位垫层材料,重视半波长过小的初始弯曲的治理,并加强对钢轨横向位移和板端扣件使用状态的监测。     

贝氏体钢轨在道岔中的应用与加工研究

对贝氏体钢轨组织及性能的稳定性等进行了全面的分析,重点对贝氏体钢轨的化学成分、机械性能、金相组织、氢氧含量、拉伸及冲击、硬度和实物疲劳方面进行研究,对高强度低碳贝氏体钢尖轨的跟端锻造、热处理方法等关键的工艺过程进行了研究。通过对同蒲和大秦重载线上道的试验结果证明,贝氏体钢尖轨轨头各项性能指标明显优于珠光体钢尖轨,贝氏体钢尖轨的使用寿命比原来铺设的珠光体钢尖轨提高3倍。由此可见,贝氏体尖轨是道岔尖轨的发展方向。     

遇水条件下无砟轨道扣件胶垫刚度的时变特性及其影响研究

连续强降雨条件下,轨下胶垫会出现长期泡在水中的情况。为研究该条件下无砟轨道轨下胶垫刚度的时变特性及其对轮轨系统的影响,以WJ-7A,WJ-7B型橡胶垫板为对象,通过设计室内原型试验,跟踪测试分析胶垫泡水后其刚度随服役时间的变化情况,并基于试验结果和轮轨动力学理论,分析胶垫刚度变化对轮轨动力响应的影响。研究结论:(1)WJ-7A型胶垫的遇水稳定性较差,泡水25 d后胶垫静刚度降低了22.21%,其中前5 d静刚度降低了18.83%;WJ-7B型胶垫的遇水稳定性较好,泡水25 d前后刚度变化率不超过3.91%;(2)泡水结束后,WJ-7A型胶垫的刚度恢复了88.9%,而WJ-7B型则继续表现出很好的稳定性,刚度值变化不大;(3)试验前后扣件刚度的变化引起的车体加速度、钢轨加速度、轮轨力及扣件力等响应的变化不大,但对钢轨位移影响较大,泡水后钢轨位移增幅达到13.71%。     

铁路道岔尖轨轨高的测量基准研究

尖轨的轨高是影响轨道结构振动与变形、列车运行安全性、平稳性及轨道养护维修工作量的重要参数,而尖轨轨高的测量基准则是检测尖轨轨高正确与否的重要基础;针对目前尖轨轨高测量的第一测量基准与第二测量基准,假定车轮与钢轨均为刚体,以尖轨轨高之间的高差和以轨轮接触关系为依据计算得出机车车辆在垂直方向的位移作为2种评价指标,对尖轨轨高的测量基准进行了讨论。结果表明,在测量尖轨轨高时,采用第一测量准则更为合理。