道岔轨下刚度不均匀对轮轨系统动力特性的影响分析

本文应用刚柔多体混合建模理论,建立道岔区车辆和钢轨动态空间仿真模型,在模型中考虑了道岔区尖轨和心轨部位轨道的几何不平顺,考虑了由于道岔区钢轨断面分布不均匀、道岔结构特征产生的结构不均匀以及轨枕长度的变化、轨下基础弹性分布等参数变化引起的轨道竖向刚度不均匀,研究了这种轨道竖向刚度不均匀和几何不平顺对列车不同速度下的轨道结构系统动态刚度的影响,以及在不同的速度下对列车通过道岔时车辆的振动响应、轮轨作用力和道岔区轨道结构各部分振动的影响,并分析竖向刚度不均匀对列车运行通过道岔区平稳性变化的影响规律,为研究道岔区轨道结构刚度优化提供理论依据.     

高速铁路道岔区几何不平顺动态管理限值研究

以高速铁路18号道岔为研究对象,利用京广、京哈高速铁路的动态检测数据对道岔区与正线区轨道几何不平顺和轮轨力的差异进行统计分析,发现道岔区的轨道几何和轮轨力比正线更恶劣,道岔区不宜和正线采用相同的不平顺管理限值标准。通过建立车辆-道岔系统刚柔耦合动力学模型,研究道岔区几何不平顺对车辆动力学性能的影响规律,提出道岔区轨道几何不平顺限值。结果表明：对于350 km/h速度等级的18号道岔,建议水平不平顺管理标准严于正线,偏差等级Ⅰ—Ⅳ级对应限值3、5、6、8 mm;对于250 km/h速度等级,建议轨向、水平不平顺管理标准严于正线,轨向不平顺偏差等级Ⅰ—Ⅳ级对应限值5、6、8、9 mm,水平不平顺偏差等级Ⅰ—Ⅳ级对应限值3、5、9、13 mm。     

重载铁路道岔区轨道刚度的分布及均匀化

针对重载铁路道岔区因轨道刚度分布不均匀而造成的轮轨动力冲击作用过大的问题,运用MIDAS软件建立75kg·m~(-1)钢轨12号固定辙叉道岔全长范围内的三维全尺寸有限元模型,研究道岔区全长范围内轨道整体刚度的分布。结果表明:道岔区里轨刚度的最大值为285kN·mm~(-1),较区间线路轨道刚度最大相差165kN·mm~(-1);道岔区基本轨刚度最大值为178kN·mm~(-1),较区间线路轨道刚度最大相差57kN·mm~(-1)。为实现岔区轨道刚度的均匀化,提出调整铁垫板下长大胶垫刚度的技术解决方案。现场试验表明,该方案可以使道岔区的里轨刚度最大降低约17%,基本轨刚度最大降低约16%,实现岔区的轨道刚度基本与区间线路的轨道刚度在同一水平上,基本消除了道岔区的轨道固有刚度不平顺,有效减少了轮轨动力作用。     

无砟道岔结构横移影响分析及病害整治

无砟道岔结构横移是高速铁路轨道出现的典型病害之一,导致了多处列车限速运行。本文以客运专线18号可动心轨道岔为例,运用多体动力学软件建立车辆-道岔耦合动力学模型,分析了无砟道岔结构横移量对车辆动力特性的影响,并对横移病害整治方法进行了研究。结果表明:无砟道岔结构横移会产生方向不平顺,导致轮轨横向力、脱轨系数及车体横向振动加速度大幅增加;直、逆向过岔时,辙叉区横移对车辆动力特性的影响大于转辙器部分,而转辙器部分横移会持续影响车体通过辙叉区的横向加速度;采用抬升推移法对岔区无砟轨道结构进行调整时,底座板与基床表层之间的黏结力对顶推力的影响大于轨道结构刚度。     

随机振动过程中轮轨系统内的能量研究

研究目的:振动的传递实质上是振动能量的传递,但是目前在轨道交通减振降噪研究方面,从能量角度进行研究的却并不多见。为了揭示随机振动过程中轮轨系统中各结构的能量分配关系,继而实现更合理的减振降噪设计,本文基于哈密尔顿原理,建立车辆-轨道耦合振动模型,用以统计分析轨道不平顺引起的车辆、轨道与轮轨接触三个子系统随机振动的能量大小,并探讨轨道不平顺、车辆轴重、轨下支承刚度与阻尼对轮轨系统能量关系的影响。研究结论:(1)轨道不平顺激励引起的车辆子系统随机振动能量最多,而传递到轮轨接触子系统上的能量最少;(2)车辆子系统与轮轨接触、轨道子系统的能量呈负相关,轮轨接触子系统与轨道子系统的能量呈强线性相关;(3)各子系统能量的关系不受轨道不平顺激励的影响,但是轨道子系统的能量随着车辆轴重的增大或轨下支承刚度、阻尼的减小而增大;(4)该研究结论可为轨道交通减振降噪设计提供一定的理论依据。     

线路不平顺对桥上CRTSⅡ型板轨道振动的影响

研究目的:轨道不平顺引起的列车振动和轮轨相互作用力随着列车速度的提高成倍增大。对车辆-轨道-桥梁耦合振动而言,桥梁变形和轨道不平顺相互叠加形成轨面位移,因而轨道不平顺对系统动力响应的影响更加显著。本文针对轨道不平顺对客运专线高架轨道结构振动特性的影响进行研究,分析三种实测中长波轨道不平顺状态,即路基有砟轨道不平顺、桥上有砟轨道不平顺以及隧道无砟轨道不平顺对高架轨道结构振动响应产生的影响。研究结论:(1)在相同运营条件、相同养护条件下,不同轨道结构的不平顺状态对轮轨冲击作用力、钢轨振动加速度、轨道板振动加速度的影响不同,但对桥梁振动加速度的影响较小;(2)在客运专线轨道中长波不平顺激励下,钢轨振动频率主要分布在20～250 Hz范围内,轨道板、桥面板垂向振动频率分布在20～150 Hz范围内,轨面不平顺度的波长成分是影响轨道结构振动频率分布特性的一个主要因素;轮轨力、钢轨振动加速度、轨道板振动加速度受随机不平顺的短波长成分的影响显著;(3)除了轨道结构类型的影响,轨道不平顺功率谱大小与波长特性对轮轨力、钢轨振动加速度、轨道板振动加速度也产生了显著的影响,建议在进行轨道不平顺控制时将轨道不平顺谱纳入高速铁路客运专线轨道质量的评价指标当中;(4)本研究成果对加深认识我国高速铁路轨道不平顺对高架轨道结构振动特性的影响具有一定的理论意义和实用价值。     

轨道不平顺分析程序

轨道不平顺是引起车体振动加速度、轮轨作用力和轮轨噪声增大的主要因素之一。车体振动加速度的大小与轨道不平顺具有密切的关系。随着列车速度的提高,对车辆振动影响的轨道不平顺不利波长也随之增长。轮轨噪声中的滚动噪声与轨面短波连续不平顺具有密切关系。轨道不平顺分析程序对轨检车测得的轨道不平顺数据进行处理,得到功率谱密度分布函数。利用此分布函数分析轨道不平顺在各波长的分布;根据测得的车体振动加速度,对轨道不平顺与车体振动加速度进行相干分析,确定引起车辆振动加速度增大的不利波长,以便有针对性地对这些波长的轨道不平顺作重点养护。     

75kg/m钢轨12号高锰钢固定辙叉单开道岔刚度均匀化设计研究

重载铁路道岔的不均匀刚度势必加剧轮轨相互作用,影响列车运行稳定性的同时引发严重的道岔部件伤损。在充分考虑扣压件、铁垫板及板下胶垫、钢轨类型、滑床台等影响因素的基础上,应用有限元法建立了75 kg/m钢轨12号固定辙叉单开道岔的轨道刚度计算模型。轨道刚度分布规律的分析结果表明,道岔横向和纵向均存在较大的刚度不平顺。为消除这种不平顺,探讨了均匀道岔轨道刚度分布的扣件刚度设置方式,在采取相应均匀化措施后,直、曲基本轨下整体刚度沿线路纵向基本呈水平分布。运用超弹性有限元方法对固定辙叉重载道岔的板下胶垫进行设计,优化方案既保证了胶垫强度又便于刚度调整的实现。     

有轨电车6号单开道岔刚度均匀化研究

应用有限元软件建立有轨电车6号单开道岔轨道刚度仿真模型,研究岔区刚度分布规律及其均匀化措施。研究结果表明,列车直向、侧向过岔时,在轨道的横向和纵向均存在较大的刚度不平顺。其中以辙岔区段不平顺幅度最大,转辙器部分次之,连接部分最小。根据所得规律提出有轨电车6号道岔刚度均匀化具体措施,与刚度均匀化之前对比发现,刚度均匀化之后列车直向和侧向过岔的最大里轨与基本轨刚度比均有所下降,直基本轨、直向里轨、曲基本轨、侧向里轨的刚度最大纵向变化率降低,轨道整体刚度不平顺有明显改善,可以满足有轨电车在站线或折返线的运输组织要求。     

无砟轨道垂向高频振动响应分析

为了分析不平顺条件下无砟轨道的高频振动特性及声辐射特性,建立了高速铁路无砟轨道车辆-轨道垂向耦合动力学模型,在轮轨表面粗糙度激励下考虑接触滤波,模拟出了轮轨垂向高频振动相互作用力,并将此力作用在按我国实际轨道结构建立的三维实体有限元模型上,仿真模拟轨道系统在随机荷载作用下的高频振动特性,得到了钢轨轨头、轨腰、轨底3处的...