40t轴重68kg/m钢轨18号道岔设计

提出了适用于40 t轴重铁路18号道岔的设计原则与技术指标。新型重载铁路道岔采用68 kg/m钢轨制造,道岔全长69 m,前长31 729 mm,后长37 971 mm。平面线型采用相离量24 mm、半径1 100 m的单圆曲线,仿真分析显示该线型动力学性能良好,曲线尖轨具有较好的耐磨性能;尖轨采用60AT1钢轨制造,曲线尖轨为"直曲组合型",直线段长度7 276 mm,直曲尖轨采用刨切基本轨加厚尖轨技术。辙叉采用可动心轨辙叉,翼轨采用TY钢轨、心轨采用60AT1钢轨制造,直向不设护轨,侧向增设一段护轨,用于保护叉跟尖轨的薄弱断面;尖轨、长心轨、翼轨通过锻压与68 kg/m钢轨顺接。     

60 kg/m钢轨15号单式同侧道岔设计

为满足国家铁道试验中心环形试验线的运行需求，研究设计了60 kg/m钢轨15号单式同侧道岔。道岔尖轨长度取17 823 mm，基本轨前端距尖轨尖端距离取1 955 mm；选用双曲线型辙叉，采用单肢弹性可弯心轨结构；全部岔枕采用垂直于大环线曲线外股工作边的方式布置。转换设备采用多机多点牵引方式和分动钩型外锁闭装置，转辙器部分设置三个牵引点，辙叉部分设置两个牵引点。为延长曲线道岔的使用寿命，重点进行了尖轨结构和可动心轨辙叉结构设计，尖轨尖端采用藏尖式设计，刨切小环线基本轨，增加尖轨尖端厚度。转辙器部分设计了尖轨防跳措施。翼轨跟端采用间隔铁与长心轨或叉跟尖轨连接为一整体。该单式同侧道岔铺设后使用状况良好。     

尖轨廓形对地铁道岔使用寿命的影响研究

针对地铁折返线道岔伤损严重及使用寿命短等问题,利用有限元方法建立道岔区三维弹塑性轮轨接触计算模型,分析尖轨刨切部位轨距角半径对尖轨接触应力和内部应力的影响。模型中车轮型面采用实测磨耗状态LM型车轮型面。结果表明:轨距角半径从13mm增加到17mm,顶宽20mm断面接触应力最大值从1 170MPa增加到1 606MPa,其Von Mises应力最大值从528.33MPa增大至573.68MPa,进入塑性变形阶段,将导致尖轨的磨耗严重;顶宽35.5mm及其以上断面接触应力最大值变化较小,其Von Mises应力最大值却随之减小,且均处于弹性变形阶段;增大尖轨断面粗壮度可以改善其受力状态,延长使用寿命;综合考虑尖轨受力状态,轨距角半径为13mm时优于其他轨距角半径。     

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。     

地铁9号道岔侧向通过速度提升可行性研究

为提高地铁9号道岔侧向过岔能力,提出将9号道岔侧向通过速度提升至50 km/h,为此设计了5种道岔平面线型方案。基于车辆-道岔耦合动力学理论,分析不同的道岔平面线型方案对地铁车辆运行平稳性、安全性的影响。经方案比选可得:地铁9号道岔尖轨采用相离半切线型,尖轨尖端理论厚度增加至2 mm,尖轨冲击角取0.014 1 ~ 0.015 3 rad,既可提高尖轨的整体耐磨性,也可保证过岔较好的乘坐舒适性;导曲线半径采用350 m,有利于降低列车经过导曲线时未被平衡的离心加速度,提高列车过岔舒适性。     

圆曲线正矢在地铁道岔养护维修中的应用

通过圆曲线正矢公式、圆曲线弦上任意一点正矢公式、ZY点处正矢公式的推导,并以南京地铁宁天城际P 60-9单开道岔为例,分析、探讨了圆曲线正矢在道岔维修中的具体应用:通过检验和整正曲尖轨、曲基本轨、导曲线平面线型,保持其圆顺度,从而达到道岔方向、框架等病害整治的目的。     

地铁道岔尖轨线型复核及矫正

地铁道岔尖轨是道岔实现转换功能的主要部件之一，尖轨线型不良不仅使列车产生晃动，也会影响与基本轨的正常靠贴和自由状态平面位置。尖轨与基本轨靠贴时存在离缝、卡阻和尖轨原始位置不准，会使尖轨失去稳定刚度和增大道岔锁闭“框动”、转换动力以及出现转换反弹现象，继而恶化通号转辙设备的工况，影响道岔的正常使用。由此，轨道专业人士应高度重视尖轨的线型控制。在实践的基础上，认真分析尖轨从生产制造、运输、存放、上道使用过程中线型发生不良变化的成因，提出相应对策措施；并介绍尖轨线型的检测复核和矫正手段。其中，首次倡导“一弦矢距法”检测复核整根尖轨线型的现状，特别针对曲线型尖轨，通过建立数学模型计算得到“一弦”条件下尖轨各检测点理论矢距值，为尖轨上道前进行预矫正提供了依据，这对地铁停运后的有限时间天窗内圆满完成尖轨更换作业意义重大。     

1000mm轨距50kg/m钢轨10号单开道岔设计研究

针对国内现有米轨道岔由于技术标准低而不适用客运的实际情况,结合正在规划的相关旅游观光线路,对1 000 mm轨距50 kg/m钢轨10号单开道岔进行了设计研究,优化确定了道岔的平面尺寸,其半切断面较宽,尖轨直线段较长,尖轨冲击角较小,有利于提高尖轨的耐磨性能,并重点介绍了转辙器部分、辙叉部分和轨下基础的结构设计以及导曲线半径、轨距加宽和道岔各部间隔等各项参数的检算评估。     

1520mm宽轨高速铁路平面曲线设计参数研究

研究旨在为我国高速铁路在1 520 mm宽轨地区的应用提供平面曲线参数的计算方法和设计选用的参考。运用我国高速铁路设计规范中的计算方法和判定条件,计算1 520 mm宽轨高速铁路平面曲线设计参数,分析不同平面曲线半径和设计超高对列车行驶安全和旅客舒适度的影响,得出不同的速度目标值对应的平面曲线参数结果,包括曲线半径合理取值范围、最小曲线半径取值和缓和曲线长度值。研究结论:(1)1 520 mm宽轨高速铁路最小曲线半径主要受到设计速度和速度匹配的影响,设计速度越高,速差越大,最小曲线半径值越大;(2)在同等条件下,1 520 mm宽轨的最小曲线半径取值大于标准轨的最小曲线半径取值;(3)缓和曲线长度值主要受设计超高和设计速度控制,与轨距基本无关。     

预防非工作边表面裂纹的直尖轨倒圆弧半径取值研究

针对高速道岔直尖轨非工作边表面出现纵向裂纹的问题,通过建立车辆道岔多体动力学模型和三维弹塑性轮轨接触有限元模型,分析倒圆弧半径对直尖轨等效应力及其作用位置的影响。结果表明:尖轨顶宽30mm到顶宽40mm断面间易发生非工作边表面裂纹,其中顶宽35mm断面的受力状态最为不利;倒圆弧半径取值越大,对尖轨降低值的影响越大,为降低对车辆轨道动力性能的影响,在相同条件下,应尽可能选择较小半径的倒圆弧;直尖轨倒圆弧能够有效降低内部的等效应力,并能增大应力作用位置到非工作边的距离;综合考虑直尖轨降低值和受力状态,倒圆弧半径取3mm时优于其他半径取值。     

基于动力学分析的高速铁路空间线型振动敏感点分析

随着高速铁路建设和运营技术的不断发展,作为构造物中心线和列车运行轨迹的线路空间曲线线型在铁路系统中越来越受到重视,空间曲线变化点对列车运行动力特性的影响也成为关注重点。为完善高速铁路线路设计理论提供相关依据,以多体系统动力学理论和行驶动力学理论为基础,运用SIMPACK软件建立车-线耦合动力学模型,模拟高速列车在不同工况下的曲线运行状态;分析模型仿真结果,对车体经过缓直点产生的振动的衰减时间进行统计并计算得出相应的振动衰减距离。结果表明:缓直点引起的车体振动衰减距离主要取决于车体横向振动衰减,且随实设超高增大而增大,与曲线半径关系不明显;线路相邻的两平面曲线以及相邻平面曲线与竖曲线之间的最小距离不应小于100 m,条件较好的情况下不宜小于230 m。     

长沙地铁正线用60kg/m钢轨9号单开道岔(整体道床)的设计

根据长沙地铁建设的需要,结合道岔敷设的实际线路情况,设计用于地铁正线的单开道岔。详细介绍了道岔的结构设计,并对导曲线半径、轨底坡、曲线加宽、尖轨顶面纵坡值、扣件、轨道整体刚度与部件刚度的合理范围确定、道岔转换力等各项设计参数进行检算评估。     

高速轮轨接触几何关系的比较分析

高速轮轨接触几何关系研究涉及诸多因素。选择中国车轮踏面LMA与钢轨CHN60、日本新干线圆弧车轮踏面JP-ARC与钢轨JIS60和欧洲标准车轮踏面S1002与钢轨UIS60,比较这3种轮轨关系的几何参数差异,编制了轮轨接触几何的数值分析软件,计算不同轮对内侧距情况下的轮轨接触几何关系,比较在轮对内侧距为1353和1360mm情况下,轮对横移时的滚动圆接触半径差和接触角差的数值计算结果,探讨适应于我国高速车轮踏面形状和轮对内侧距,为高速轮轨关系的深入研究提供基础。     

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。     

40t轴重下曲线半径与轮轨磨耗及疲劳损伤的关系

轮轨磨耗及滚动接触疲劳损伤是影响大轴重列车运行安全的重要因素,本文基于多体动力学软件UM建立了40 t轴重重载货车动力学模型,从轮轨磨耗、疲劳损伤2个角度,研究曲线半径对40 t轴重货车通过曲线时动力性能的影响,给出最小曲线半径的建议取值。研究结果表明:货车在曲线上运行时,轮轨磨耗和疲劳损伤均在小半径曲线上更严重;与400 m曲线半径相比,曲线半径800 m时轮轨磨耗降低68%,轮轨间出现轮缘接触的频次得到有效控制;曲线半径1 200 m时轮轨磨耗和疲劳损伤分别降低80%,58%,滚动圆外侧10~30 mm内基本不再出现疲劳损伤。建议最小曲线半径一般情况下取1 200 m,困难情况下取800 m。     

基于工程技术条件要求的高速磁浮线路设计参数研究

对高速常导磁浮系统轨道梁结构型式及功能区各功能面的精度要求进行了分析,同时考虑到我国机加工能力和经济状况,对曲线地段定子面、导向面和滑行面分别采取了直线拟合和曲线拟合方法进行设计,研究工程技术条件对高速磁浮线路设计参数选取的影响,确定不同长度功能件和不同定子排列方式下平、竖圆曲线半径的合理取值范围,用不同曲率的导向面拟合平面圆曲线的允许半径范围和优势半径范围,以及满足扭转率要求的缓和曲线最小长度值。研究结果表明:分别采用6,3,2 m长的功能件和直线及半径为1550和790m的导向面,能够拟合的最小平面圆曲线半径分别为700,650和600 m,能够拟合的最小竖圆曲线半径分别为8250,4150和2750 m;缓和曲线最小长度可以达到40 m。     

基于SIMPACK的缓和曲线段高速行车动力响应分析

高速铁路列车运行时的安全性、舒适度以及轮轨动力特性与缓和曲线的线型、长度具有较高的相关度。采用动力学分析软件SIMPACK建立高速铁路车线系统模型,在考虑高速铁路存在轨面不平顺的情况下,引入低干扰谱,研究缓和曲线线型及长度对高速列车运行时各主要评价指标的影响。研究表明,对于300 km/h以上的高速列车,当曲线半径达到7 000 m及以上,缓和曲线达到一定长度时,采用三次抛物线型缓和曲线与半波正弦型相比差别不大,均能满足行车安全需求。     

山西中南部铁路30t轴重75kg/m钢轨重载道岔设计研究

30 t轴重重载运输是货物运输的主要发展方向之一。结合山西中南部铁路的建设,前期研究开发了30 t轴重60 kg/m钢轨12号、18号重载道岔,经在既有线上道试验,总体使用效果良好。但根据目前的相关技术标准,30 t轴重重载线路应使用75 kg/m钢轨,为此有必要研究开发75 kg/m钢轨重载道岔。简要介绍75 kg/m钢轨12号、18号重载道岔的研究设计,包括平面线型及结构设计,通过增大导曲线半径、尖轨加宽技术,设置轨撑、采用镶嵌式合金钢组合辙叉和高锰钢组合辙叉(爆炸硬化)等优化道岔结构设计,经动力学仿真分析研究表明:75 kg/m钢轨重载道岔的结构部件位移及加速度均低于标准限值,并且能够满足行车安全性要求。