激光选区熔化成形高压接地开关传动件工艺与性能研究

高压接地开关中某传动件通常采用铆接或电阻焊制造而得,但这两种制造方法均无法满足传动件的使用要求,导致传动件容易出现传动杆与传动盘脱落的现象。采用激光选区熔化技术一体化成形传动件,成形材料为316L不锈钢。结果表明,激光选区熔化成形传动件尺寸精度达±0.1 mm。尤其是,成形过程中的熔池冷却速率高达105 K/s以上,晶粒度可达7.5级以上,这使得成形件的抗拉强度与显微硬度均超过锻件标准。在传动件的抗压对比测试中,激光选区熔化成形传动件同样表现出了较大优势。     

无砟轨道轨道板温度测量与温度应力分析

研究目的:针对秦沈线和遂渝线无砟轨道板存在的问题,对轨道板温度进行全天的测量,总结轨道板温度的变化规律,研究温度对轨道板的影响,根据温度测量结果,进行温度翘曲应力的仿真分析,为板式无砟轨道的结构设计提供参考.研究结论:通过对轨道板进行的温度测量,得出轨道板上表面和底面最高温度较当地最高气温分别高出16 ℃和3 ℃左右,轨道板上下表面的最大温差为10～13 ℃,轨道板侧面的温度梯度接近0.5 ℃/cm的线性变化.通过建立轨道板温度翘曲应力的计算分析模型,得出框架轨道板较普通轨道板发生更小的翘曲位移和翘曲应力;普通轨道板的最大翘曲位移为0.82 mm,框架轨道板为0.61 mm;普通轨道板的最大翘曲纵向应力为1.81 MPa,框架轨道板为1.51 MPa;普通轨道板的最大翘曲横向应力为0.75 MPa,框架轨道板为0.58 MPa.     

市域铁路装配式轨道结构设计及力学特性研究

为适应市域铁路的大规模发展,克服传统现浇枕式无砟轨道结构的缺点,提出一种适用于市域铁路的新型装配式无砟轨道结构设计方案,并以桥梁地段为例,建立桥上无砟轨道三维精细化静力、动力分析模型,研究轨道系统的力学特性。研究表明：（1）桥上轨道结构在列车荷载作用下,最大拉应力为0.633 MPa,最大位移为0.903 mm,整体受力变形水平较低;（2）在温度荷载作用下,最大拉应力为2.105 MPa,最大垂向位移为1.039 mm,最大纵向位移为1.060 mm;(3)限位凸台倒角位置在正负温度梯度荷载下会出现一定程度应力集中现象,但整体受力水平较低,均未超过混凝土强度设计值;（4）车辆-轨道系统在160 km/h行车速度下,各项动力响应指标均在限值范围内,行车安全性和舒适性满足要求;（5）新型装配式无砟轨道稳定可靠、传力清晰、可维修性强,可为市域铁路装配式轨道结构设计、优化提供参考。     

三维激光扫描仪在高速铁路轨道线形测量中的应用

为解决传统轨道检测小车测量作业效率低、成本高、数据形式单一等问题,采用基于自由测站的三维激光扫描仪进行点云数据获取,通过对仪器技术参数及扫描模式分析,对点云平面及高程坐标精度推算,确定了设站模式、作业线路、设站间隔。结合16 km隧道内既有铁路轨道线形测量工程实例,对比了轨检小车与三维激光扫描仪在人员、设备以及作业用时方面的差别;通过对414站扫描设站精度进行统计,推导计算得出点云坐标平面精度可达2.45 mm,高程精度可达1.06 mm。通过自主研发软件提取轨道中线三维坐标,采用稳健平滑滤波进行去噪处理,结果表明,点云中线坐标与静态轨检小车测量结果横向偏差平均值为2.7 mm,高程较差平均值为3.9 mm。     

遂渝线路基上板式轨道动力性能计算及评估分析

遂渝线是客货共线铁路,客车最高速度为200 km.h-1、货车最高速度为120 km.h-1。运用车辆—轨道耦合动力学理论,在各种列车运营条件下,对无碴轨道综合试验段内路基上板式轨道进行动力学性能分析评估。分析结果表明:速度较低重载货车作用下的轮轨动作用力及轨道变形要比快速客车作用下大得多,但都没有超过各自的限值标准;机车车辆的脱轨系数最大值小于0.8、轮重减载率最大值小于0.6,行车的安全性能够得到保证;线路横向稳定性系数均小于0.7,线路的动态稳定性优良;CA砂浆最大动应力为0.206 MPa,小于1.0 MPa的容许应力,路基面动应力最大值为0.093 MPa,小于0.18 MPa的容许应力;路基不均匀沉降限值由客车的舒适性指标控制,数值应控制在20 mm/20 m以下。     

澳大利亚PAILSCAN非接触式轨道测量系统

Railscan是一种以摄像原理为基础的非接触式轨道检查系统，能够同步地提供关于轨道几何尺寸、钢轨断面轮廊、扣件、轨下垫板及轨底坡的测量数据。Railscan系统能够连续检测轨道，经改进其输出信号可达50次／s，能够以0—360km／h的速度完成测量工作。该系统目前已被美国、中国、澳大利亚、新加坡、爱尔兰的轨检车辆采用。     

高速铁路大跨度桥梁温度作用下轨道静态平顺性能分析

以南广铁路主跨450 m的西江特大桥为工程背景,结合工务部门的轨道实测高程数据,对西江桥的轨面静态不平顺进行分析。结果表明,较大的温度变形并不是造成轨道静态尺寸不达标的原因,只要在轨道精调阶段摸清桥面温度变形特点,控制好轨道调整精度,就可以满足轨道高低偏差管理值要求。     

合武铁路无砟轨道双块式轨枕设计

研究目的:Pandrol扣件为无挡肩弹性分开式扣件,在我国无砟轨道结构中尚属首次使用.在合武铁路之前,我国从未设计和生产过与Pandrol扣件相匹配的双块式轨枕.本文通过介绍与Pandrol扣件相匹配的双块式轨枕的设计,为铁路无砟轨道的设计提供借鉴.研究结论:Pandrol扣件在与钢轨和轨枕的匹配、锚固方式、绝缘系统乃至扣件及垫板的固定系统等方面都与其它扣件有很大的不同,因此双块式轨枕的设计必须综合考虑模具制造、脱模工艺、尺寸精度、成品存放、装卸与运输、与道床板的连接及无砟轨道结构的耐久性等各种因素的要求.     

基于A-INS组合导航的现代有轨电车轨道几何状态快速精密测量

铁路轨道是现代有轨电车运行的基础,其几何状态对于车辆的运行安全、行车速度、平稳舒适性起着决定性的作用。传统轻型轨道几何状态测量仪(轨检小车)以高精度全站仪为核心测量设备来检测轨道几何平顺性,测量效率低,难以满足线路维护的需求。提出基于带有辅助信息的惯性导航系统(A-INS),通过获取轨道的高精度三维坐标和姿态的方法,来实现有轨电车轨道几何平顺性的快速检测与准确评估。在武汉现代有轨电车轨道几何不平顺测量应用结果表明,轨向不平顺和高低不平顺重复测量误差小于0.2 mm,超高和轨距偏差的重复测量误差小于0.2 mm。实测结果说明:基于A-INS组合导航的轨道几何状态测量系统,可以满足现代有轨电车轨道不平顺检测的精度要求。     

CRTSⅠ型板式无砟轨道板精调技术

无砟轨道设计标准高,施工控制严,对轨道几何尺寸要求极为精确,且施工一步到位。轨道精调是无砟轨道施工中非常关键的一道工序,它对轨道的几何尺寸最终位置能否达到设计及验标的要求起着决定性作用。以宁安城际铁路CRTSⅠ型板的施工为例,就如何保证轨道板精调的精度从设备选择、作业方法及标准、施工过程控制等方面进行了阐述。     

装配式可调间距的X形抗滑动轨枕研究

为增强轨枕的工作性能和减少钢筋混凝土用量，对传统条形轨枕进行结构优化，提出预制装配式X形可调间距轨枕，并对X形轨枕的结构特点、制作流程、轨道维护和钢筋混凝土用量进行分析。同时，建立三维有砟轨道有限元数值模型，对比循环荷载作用下传统轨枕与X形轨枕的竖向、侧向位移和轨枕应力分布。预制装配式X形轨枕由上、下轨枕两部分拼装组成，轨枕间距设计成600,700,800 mm三档，可在自研的X形轨枕制作模具中直接浇筑成形；相同轨枕间距下，铺设X形轨枕每千米混凝土用量相较于Ⅲa型轨枕减少16.7%,钢筋用量减少2.6%;当X形轨枕间距从600 mm增至700,800 mm时，每千米所需铺设的轨枕根数分别减少14.8%和25.5%。模拟结果表明，相较于传统轨枕，采用X形轨枕的轨道竖向沉降减少了5.8%,侧向位移减少了8.4%。新型X形轨枕具有降低道床沉降和促进碳减排的潜能。     

基于双向近景摄影测量检测轨道平顺度的计算模型

为改进高速铁路轨道几何平顺性精调的测量精度与效率,本文提出一种基于双向近景摄影测量检测轨道几何状态的方法,通过从铁路正、反向里程对轨道进行双向摄影,以轨道控制网CPⅢ作为像控点,采用严密的光束法区域网平差理论,对轨道双向摄影图像进行联合平差处理,探索出近景摄影测量检测轨道中线偏差和轨面高程的计算模型与精度评估方法。仿真试验结果双向摄影相对于单向摄影的横向与高程精度分别提高85%和42%。现场轨道试验段计算结果表明,双向近景摄影测量检测轨道的横向偏差测量精度为2.4mm,轨面高程精度为1.7mm,满足规范要求的轨道中线偏差与轨面高程测量精度指标,可为高速铁路轨道静态几何状态测量提供一种高效检测技术。     

客货共运线路轨道不平顺不利波长的分析研究

我国铁路主要是客货共运线路,客车的速度可达140～160km/h,而货车的速度只有80km/h左右。货车与客车的车辆结构动力性能存在较大的差异,所以对轨道结构的几何形位的要求也有所不同。为了使客车和货车都能在同一线路上安全、平稳地运行,则必须对轨道不平顺与车辆运行平稳性和安全性之间的关系进行研究。本文利用计算机动力模拟仿真计算轨道不平顺激扰下客车和货车的动力响应,对轨道随机不平顺与不同类型车辆的车体加速度之间的关系进行了相干分析和功率谱分析,计算得出了引起客车和货车较大动力响应的轨道不平顺不利波长。然后对两者的不利波长进行了分析,归纳出了客货共运线路的轨道不平顺不利波长范围,为现场轨道不平顺的养护维修和管理提供了理论和实践指导。     

高速轨道检查技术

在两转向架上安装检查装置的EAST-i轨检车,可在普通线路和新干线部分区段行驶,速度可达275km/h。在三个车轴位置检测钢轨位移,根据不等弦支距法的测量结果,利用数字滤波器处理,得到用于实际轨道维护的10m弦正矢位移。采用光学轨道位移传感器不需与钢轨侧面接触就能检测钢轨位置。在新干线区段,每0.25ms测量钢轨位移传感器的垂向极大和极小值。从检测器垂向位移和测量误差判断,按速度275km/h的速度检查其精度为±0.5mm。在新干线列车和普通线路的混合运营区段,其垂向位移满足4mm基准值。     

基于激光准直的轨道长波检测关键算法的研究

轨道不平顺是引起列车产生振动的主要原因。有资料报道,列车的激烈振动主要是轨道的长波不平顺引起的。轨道长波高平顺对高速列车安全、快速和舒适起关键性作用。目前,轨道长波不平顺尚无可靠、高效的检测手段。把激光准直技术应用到轨道长波不平顺检测是当前研究的一个方向。为减小激光准直精度对轨道长波检测精度的影响,提出分次测量、建立测量数据二维坐标转换模型,并对模型进行误差分析。应用Matlab进行算法仿真,测量精度比直接测量提高了约0.19 mm,表明该算法的可行性,可以应用于轨道长波不平顺检测。     

地铁隧道下穿既有铁路基础变形控制标准研究

地铁隧道下穿既有铁路施工时,线路基础变形会引起轨道几何尺寸发生变化,从而影响运营安全。首先,基于地铁隧道下穿既有有砟轨道线路路基的工程实际,建立有限元模型对地铁隧道下穿既有铁路变形规律进行分析。然后,以既有线路的轨道高低容许偏差管理值为依据,制定不同速度等级、不同埋深条件下铁路基础变形的控制标准和下穿施工时的沉降速率控制标准,为类似工程沉降控制标准的制定和施工安全管理提供参考。     

U71Mn钢轨表面激光熔覆Fe基合金组织与性能研究

研究目的:随着列车运行速度的大幅提高,对钢轨的耐磨性能及滚动接触疲劳性能提出了更高的要求.为提高钢轨的耐用性,本文利用激光宽带熔覆技术对U71Mn钢轨表面进行强化,采用同步送粉方式进行自熔性Fe基粉末的激光熔覆,目的是获得厚度1 mm左右无裂纹、气孔等缺陷,且与钢轨冶金结合的高性能激光熔覆层.研究结论:通过测试分析和试验结果表明,在CO2激光功率4 200 W、扫描速度为300 mm/min、送粉速率18 g/min等工艺条件下,可获得厚度1 mm的优质涂层,其显微硬度平均值可达HV780,高于熔合区及基体的硬度,在过渡区处存在硬度拐点,但经静载抗压实验看出,涂层在453 kN静载荷下无开裂现象.激光熔覆涂层的组织主要由γ-Fe、Cr0.19Fe0.7Ni0.11、NiCrFe、FeCr等物相组成,但是在熔合区靠近基体处有马氏体组织形成,是由于激光快速加热及快速冷却造成的.     

CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道线路路基不均匀沉降限值研究

基于列车—轨道耦合动力学理论,考虑无砟轨道各部件间及无砟轨道与路基间接触状态非线性,建立列车—板式无砟轨道—路基三维非线性有限元耦合动力学模型,进行自重荷载、轨道中长波随机不平顺、轨道短波随机不平顺、路基不均匀沉降荷载、无砟轨道板温度梯度荷载共同作用下,高速铁路CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道路基不均匀沉降限值研究。结果表明:无砟轨道板温度梯度荷载对无砟轨道各部件受力均有较明显的影响,因此在进行无砟轨道线路路基不均匀沉降限值研究时有必要同时考虑无砟轨道板温度梯度荷载的影响;路基上CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道线路的路基不均匀沉降限值由底座板疲劳破坏控制,路基不均匀沉降幅值达到7mm时无砟轨道底座板的最大拉力达到疲劳破坏限值1.674MPa,因此建议高速铁路CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道路基的不均匀沉降限值为7mm/20m。     

利用线路岩土／空间参数与遥感技术实现轨道稳定性分析与监测的综合系统

美国联邦铁路局研究开发办公室通过一项研究项目,开发出一种轨道表面及地下岩土移动勘测系统。该系统利用各种遥感设备搜集数据,结合其他线路专项数据,为轨道特性进行长期监测提供支持。该移动勘测系统为模块式结构,适用于各种平台,并成功地利用高精度微分全球定位系统(HADGPS)技术,以不同的速度对轨道表面坐标进行测量,精度达厘米。该移动系统曾用于西弗吉尼亚州铁路运输线路几处地质薄弱区段,进行数据采集。为对现场试验获得的数据进行存储及显示,同时有助于对其他地理空间信息的集成,还开发了全州范围内基于互联网的地理信息系统(GIS)。借助最新的大容量(兆兆级)信息技术系统,对西弗吉尼亚州被监测铁路线路进行长期比较研究。为对该系统的应用进行评估,还在其他州使用该系统进行曲线轨道移动测量、脱轨分析及铁路站场勘测。     

货物列车与高速旅客列车共线平板轨道线路的试验与示范

作为新一代高速铁路运输计划的一部分．对两种混凝土平板轨道进行了试验，目的是确定其保证轨道几何尺寸精度的能力，以便满足干线铁路高速旅客运输的要求．同时也要满足大轴承重货物运输的要求。这二种备选平板轨道设计方案是为了今后高速客运与重载货运共线线路需要提出的．尤其是在用地有限、维修困难的城市地区。