成果信息

激光强化铁路小半径曲线及道岔钢轨部件技术激光强化铁路小半径曲线及道岔钢轨部件技术是以铁路小半径曲线及道岔区轮轨耦合关系、摩擦磨损机理、钢轨表面处理工艺及材料、设备、工装等方面的理论研究和科学试验为基础,采用金属材料激光表面强化技术,研制开发的适     

我国主型12号道岔动力学特性分析

对我国主型12号道岔进行动力学测试发现,空车通过道岔侧向时脱轨系数超过限值要求。为此实测钢轨型面,对其轮轨接触特征进行分析,发现磨耗后的道岔下股钢轨轨顶呈明显扁平状,轮轨接触点向车轮踏面外侧转移,使得轮径差减小;上股钢轨轨肩磨耗明显,形成两点接触,减小了导向力矩;双重因素作用下降低了道岔侧向通过性能。优化轮轨关系是改善道岔区动力学性能的有效途径,结合道岔区实际运营状态,提出一种适用于道岔区的钢轨打磨廓形,优化了道岔区轮轨接触参数。动力学计算结果表明:钢轨打磨廓形可有效改善轮轨相互作用特性,明显降低车辆通过道岔侧向时的动力学指标,提高道岔区安全运营裕量。     

轮缘碾堆车轮对向通过尖轨磨损道岔时爬轨的原因分析

通过对某次典型货车脱轨事故的分析，说明引起车辆过道岔脱轨事故主要是由于车辆轮缘磨耗和碾堆，以及道岔尖轨和基本轮磨损联合作用的结果，因而提出建议要进一步完善车辆检修规章，以及完善和提高道岔处的钢轨磨耗限度标准的必要性和紧迫性。     

道岔综合打磨技术探讨

分析了道岔区段钢轨表面存在的病害,结合目前道岔打磨工作存在的问题,提出了在道岔区段采用大型道岔打磨车与仿形打磨机相结合的综合打磨新方案,该方案施行后提高了道岔区钢轨打磨的质量,实现了道岔区的全面打磨。     

道岔侧线对无缝道岔的影响

道岔与无缝路线焊接的，随着轨温的变化，长钢轨纵向温度力将直接作用于道岔的辙叉和转辙部分。在无缝道岔的设计施工时，由于站内线路条件的限制，道岔侧线长钢轨的长度较短，在和钢轨温度力的作用下，道岔两尖轨的伸缩位移差较大，影响道岔的正常使用。为此，根据道岔区基本轨、导轨间的相互作用关系，分析计算了侧股为普通线路时，无缝道岔区钢轨纵向力及移量的分布，并根据分析结果提出了改进措施，以保证道岔的正常使用。     

桥上无缝道岔与桥梁布置有限元分析

桥上无缝道岔设计同时涉及桥梁—钢轨相互作用力及道岔基本轨—尖轨相互作用力两方面问题。对典型桥上咽喉区普通桥上无缝线路及桥上无缝道岔群进行了对比检算,检算结果表明,桥上无缝道岔较一般区间桥上无缝线路钢轨附加力明显增大,桥上无缝道岔设计应同时兼顾道岔与桥梁孔跨布置。无缝道岔布置于连续梁上时,其钢轨伸缩附加力较区间桥上无缝线路增幅要大,尤其在咽喉区多联连续梁且两组道岔对向布置情况最为不利,如道岔对向布置情况不可避免,此时应在两连续梁间插入简支梁,道岔距梁缝应保持一定距离,以尽量减少连续梁温度跨度与道岔限位装置钢轨附加力叠加效应。     

高速铁路温度场作用下桥上无缝道岔与桥梁相互作用研究

采用通用有限元软件MIDAS/CIVIL建立郑西客运专线渭南北站桥上单开和渡线无缝道岔—桥梁有限元模型,研究温度场作用下无缝道岔与桥梁的相互作用。结果表明:在温度荷载作用下,单开道岔和渡线道岔区钢轨的纵向位移远大于横向位移,最大横向位移约为1~2mm,最大纵向位移约为20~30mm,但均小于钢轨位移允许限值40mm;单开道岔和渡线无缝道岔区钢轨的最大温度纵向力分别为1 303和1 340kN,均发生在连续梁梁缝附近约20m范围内,因此应加强该区域钢轨的监测和养护,防止出现夏季胀轨、冬季断轨的现象,且建议在梁缝处适当减小扣件阻力;单开道岔和渡线道岔区梁体的横向位移非常接近且均较小,最大值分别为2.7和2.8mm,但梁体的纵向位移差异较大,最大值分别为5.3和26.8mm,且均发生在梁端部;无缝道岔区钢轨的温度变形对桥梁的纵向和横向位移影响均很小,梁体均匀温升是引起梁体变形的主要原因,因此桥梁的养护维修可不必过于关注道岔区温度力的影响。     

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.     

动车运用所内9号道岔侧向通过性能研究

为改善动车运用所9号道岔侧向通过性能,分析50 kg/m钢轨9号道岔结构特点,根据钢轨表面光带特点分析轮轨接触特征,确定轮轨型面匹配的优化目标,设计道岔区曲基本轨廓形。基于多体动力学理论建立动车组-道岔动力学模型,计算动车组通过9号道岔时的动力学响应,分析钢轨廓形对道岔区侧向动力学性能的影响。结果表明,动车组通过9号道岔侧向时在大幅值转辙角作用下轮缘参与导向,轮对形成较大冲角冲击尖轨轨肩,产生较大轮轨横向力和轮缘磨耗指数。以预导向理念优化钢轨廓形,增加轮径差改变轮对运动轨迹,轮对预先向曲基本轨侧偏移,形成反向轮对横移,使轮缘接触尖轨的位置后移0.33 m,轮轨接触特征发生改变,轮轨横向力和轮缘磨耗指数分别降低9.3%、16%,安全性指标脱轨系数也有所改善,提高了道岔侧向通过性能。通过钢轨打磨实现优化廓形,钢轨表面实际光带分布符合实际预期,改善轮轨接触状态。     

高速铁路道岔钢轨材质及强度等级选用研究

针对高速铁路道岔关键部件使用中存在磨耗快、出现剥离掉块等问题,通过对钢轨材质性能对比及配套技术研究,再综合考虑道岔使用情况,尤其参考新铁德奥350HT在线热处理钢轨道岔使用情况的基础上,为了进一步延长道岔使用寿命,简化道岔生产,便于现场更换,提出高速铁路道岔用轨选用建议:全部采用在线热处理钢轨(U71MnH G或U75VHG)制造高速铁路用道岔,包括道岔基本轨、尖轨、心轨、翼轨和导轨。同时建议尖轨、心轨的跟端锻造热处理要采用电感应加热、轨头喷风冷却的锻后热处理工艺,岔区铝热焊剂的选用要与在线热处理钢轨硬度相配套。     

基于Nadal理论的脱轨检查方法与应用

基于Nadal脱轨理论,提出了一种针对我国高速铁路道岔钢轨件廓形的检查方法。该方法根据车轮在道岔区的脱轨特征,以动车组车轮轮缘踏面特征为基础,分别制作4种检查样板,可模拟轮轨多种接触状态,以检查样板与钢轨断面的接触位置关系,从而判断车轮是否存在爬轨风险,并在实际线路上进行了初步试用。试用结果表明:检查样板能够覆盖道岔区全部钢轨件的检测,符合轮轨接触实际工况,检查样板可量化钢轨件廓形的安全余量。根据试用数据可知:逆向过车的道岔是日常养护维修关注的重点;对于道岔尖轨,尖端至顶宽20 mm断面更易造成车轮爬轨。     

无缝道岔风轨纵向力与位移的研究

无缝道岔是发展超长无缝线路的关键技术，而道岔区导轨、基本轨纵向力分布和位移的计算则是无缝道岔设计的先决条件。本文提出固定辙叉单开道岔和可动心轨单开道岔钢轨纵向力及位移计算的力学模型，编制了实用计算程度，并对６０ｋｇ／ｍ轨１２号单开道岔进行分析，给出了钢轨纵向力及位移的变化规律。     

神朔铁路重载道岔病害成因分析及整治措施

道岔区病害形式多种多样,重载铁路由于其大轴重、高密度和大运量的性质,道岔部件的伤损更为严重,因而其平均使用寿命要短于普通线路相同型号的道岔。通过对神朔重载铁路现场调研,发现重载铁路道岔常见的几种病害有尖轨与基本轨不密贴,轨距、水平超限,钢轨剥离掉块,钢轨疲劳裂纹,扣件及轨枕伤损等。通过道岔病害产生机理分析,提出定期检测、更换和调整部件、定期打磨钢轨等一系列整治措施,并对重载道岔养护维修方式提出建议。     

基于轮轨接触关系的高速道岔转辙器钢轨廓形打磨方案北大核心

为提升车辆通过高速道岔时的运行平稳性,基于迹线法建立车轮与道岔钢轨接触几何计算模型,分析车辆通过道岔转辙器时的轮轨接触点对分布特性,发现轮轨接触位置不集中和突变是降低车辆运行平稳性的主要因素。以降低接触突变幅度为原则提出转辙器钢轨廓形打磨方案,并基于轮轨接触几何模型和车辆-道岔多刚体动力学模型,对道岔钢轨打磨的效果进行研究。结果表明:钢轨廓形打磨能有效降低道岔区轮轨接触不平顺和等效锥度,利于提升车辆的运行平稳性;打磨后轮轨横向力、车体横向加速度、脱轨系数的最大值分别降低了39.5%、7.4%、41.7%,该廓形打磨方案对提升道岔服役性能效果明显。     

高速铁路高架桥梁无缝道岔群结构检算与优化设计

为研究高速铁路高架桥上铺设无缝道岔群的可行性,以某高架桥上道岔群为例,基于岔-桥相互作用原理、非线性有限元理论,建立无缝道岔-梁体-墩台空间耦合模型,计算分析桥上道岔群及桥墩墩顶的力学特性,并提出结构优化方案。研究表明：当无缝道岔群铺设于温度跨度较大的多联桥梁时,无缝道岔钢轨纵向力较大,钢轨强度往往不满足《铁路无缝线路设计规范》要求;铺设小阻力扣件可显著降低钢轨纵向力,铺设方案应同时满足道岔变形控制要求;混凝土箱梁截面惯性矩较大,道岔区钢轨挠曲力较小;道岔群铺设于多联连续刚构桥时,温度作用下的墩顶纵向力远大于断轨作用;无缝道岔铺设时,应严格控制梁体温度,避免极端气温时转辙器处梁轨相对位移超限。研究成果可为高速铁路高架桥上无缝道岔群的设计与运维提供借鉴与参考。     

光纤光栅传感器在桥上无缝道岔结构模型试验中的应用

以桥上无缝道岔模型结构为基础,在岔区布置光纤光栅传感器,对道岔模型结构在钢轨与梁体升温过程中钢轨纵向力进行监测。通过理论计算与试验结果的对比分析,证明了光纤光栅传感器在桥上无缝道岔模型试验中应用的可行性,分析了在桥上岔区CRTSⅡ型板式无砟轨道与CRTSⅠ型无砟轨道的受力情况,同时预测了光纤光栅传感器在客运专线中的应用前景。     

高速道岔区动力响应的仿真研究

介绍了道岔区动力响应的仿真方法,着重考虑道岔区几何尺寸与钢轨踏面的变化,对轮轨接触采用了离散点精确描述与线性插值相结合的综合处理方法,建立了全车模型,分析了高速条件下18号道岔的动力响应。     

基于轮轨法向间隙的道岔钢轨廓形优化方法

针对道岔转辙器区钢轨容易出现磨耗和滚动接触疲劳的问题,根据轮轨接触理论,以轮轨法向间隙最小为目标对道岔区钢轨廓形进行优化,获得了钢轨打磨的目标廓形。优化结果表明:优化后的轮轨界面之间有较好的共形特征,能有效降低轮轨接触应力,从而降低轮轨磨耗和滚动接触疲劳损伤,且优化后的轮轨接触点分布更加均匀。     

道岔区刚度及其合理匹配

道岔区轨道刚度均匀化是现代化铁路运营要求,我国传统的道岔区轨道刚度严重不均匀,加重了道床及道岔部件的损伤。依据道岔垫板种类,将岔区垫板划分为5种类型,通过对各种垫板组装后的刚度试验和结果分析,提出道岔区扣件刚度均匀化的建议;通过既有线提速道岔枕下基础刚度的现场测试和理论计算以及钢轨支点刚度计算,分析影响既有线道岔垂向刚度的主要因素,为道岔区轨道刚度均匀化改进提供依据。     

无缝道岔侧股焊接形式的选择与分析

以 6 0 kg/m 12号可动心轨和固定辙叉提速道岔为例 ,分析无缝道岔侧股全焊接、不焊接以及仅道岔区内侧股焊接 3种方式对钢轨受力和变形的影响