齿轨铁路轨道系统技术研究

齿轨铁路作为一种新型城市轨道交通制式,正在国内大力推广,但尚无运营案例.结合国外齿轨铁路建设和运营经验,对齿轨铁路轨道结构关键技术,如齿轨尺寸及加工、齿轨与轨枕连接方式、轨道锚固、轮轨-齿轨过渡和道岔等进行了研究与归纳,并提出无缝齿条和有砟固化等理念.     

张家界七星山齿轨铁路轨道技术研究

国内尚无齿轨铁路客运案例,国外已运营线路主要采用有砟轨道,道床稳定性差,道砟易滑落,线路养护维修工作量大。以七星山观光火车旅游项目为背景,基于我国既有成熟的无砟轨道运营经验,提出适用于齿轨铁路的无砟轨道技术:(1)齿轨铁路桁架枕式无砟轨道结构能够在超大坡道地段适应不同线下基础,并具有轨枕与道床联接性强、轨道结构纵向稳定性好、养护维修工作量小的优点;(2)Strub系统结构原理简单明了、易于加工制造、养护维修简单、性价比高;(3)旋转圆盘式齿轨股道转换结构使齿轨列车从一股道平稳、可靠地进入多股道,可大幅减少道岔设备配置数量和场段占地面积。相关结论可为齿轨铁路在国内的建设与运营提供参考,为齿轨铁路的研究工作提供新思路与新方向。     

利用既有无砟轨道城际铁路运输轨料的可行性和安全性研究

为确保牵引机车在以ZC活载设计的城际铁路无砟轨道上运行，利用既有广清城际线路(无砟轨道)为相邻在建线路运输轨料，成为国内外首例利用既有无砟轨道城际铁路运营线路运输轨料成功案例，需研究利用既有无砟轨道城际铁路运输轨料的可行性和安全性研究，同时可填补国内这方面研究的空白。结合既有广清城际铁路(无砟轨道)开展无砟轨道城际铁路运输轨料的可行性和安全性研究。分别从轨料运输列车对城际铁路最大坡度的适应性、桥梁结构对轨料运输车上线的适应性、轨道结构对轨料运输车上线的适应性和轨料运输对广清城际铁路通过能力的影响4个方面进行研究。首先，通过牵引计算模拟仿真实验测评，分析并解决轨料运输列车能否适应城际铁路最大坡度的问题；然后，基于轨料运输车上线实验数据，分析轨料运输车上线对桥梁、轨道结构安全性影响，解决轨料运输车上线的安全性、可靠性问题；最后，基于广清城际现状客车开行计划和天窗类型，分析并解决轨料运输与旅客运输的适应性问题。研究结论：轨料运输列车能适应城际铁路最大坡度；桥梁结构能适应轨料运输车的荷载；无砟轨道结构各部分动力学指标和行车安全性指标可满足相关规范要求；广清城际天窗外非客运时段轨道运输能力可以满...     

地震作用下高速铁路FPS隔震桥梁无砟轨道力学特性参数研究

为了准确分析地震作用下高速铁路FPS隔震桥梁无砟轨道的纵向力学特性,以一典型5跨FPS隔震简支梁桥为对象,建立基于CRTSⅡ型板式无砟轨道的线桥一体化模型;应用非线性时程方法分析无砟轨道的纵向力学特性并进行参数研究。研究结果表明:地震作用下,梁端的轨道纵向力要大于梁中间位置;滑动层与剪力齿槽的设计能减小底座板与梁面的纵向相互作用,且道床板纵连能分散从梁面传来的纵向力,使CA砂浆及扣件的纵向力降低;FPS摩擦系数、支座半径、滑动层摩擦系数、剪力齿槽刚度对轨道纵向力有较大影响,在高速铁路FPS隔震设计时,应综合考虑各参数对Ⅱ型板纵向地震受力的影响,在保证正常运营的同时,减小Ⅱ型板纵向地震受力,防止轨道发生纵向破坏。     

基于车辆-轨道单元的无砟轨道动力特性有限元分析

根据CRTSⅡ型无砟轨道系统结构特点,建立列车-轨道-路基耦合系统动力分析模型,提出一种包含钢轨、扣件、轨下垫板、预制轨道板、CA砂浆层、混凝土支承层及路基的无砟轨道单元,并推导该单元刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。运用Lagrange方程建立高速列车通过时无砟轨道动力特性分析的有限元数值方程。结合实例,研究无砟轨道轨下垫板、CA砂浆层、路基等结构参数对轨道振动的影响,并对有砟轨道与无砟轨道连接段动力特性进行分析,分析时考虑列车速度、轨道基础刚度等影响因素。计算结果表明:无砟轨道结构参数合理取值与刚度合理匹配可显著提高轨道整体工作性能;连接段轨道基础刚度变化对钢轨垂向加速度和轮轨作用力均有影响,其影响随列车速度提高而增大;连接段采取轨道刚度渐变过渡措施,可明显降低车辆-轨道结构冲击振动,有效改善行车品质。     

无砟轨道无缝道岔设计计算方法及受力与变形规律探讨

铺设在无砟轨道基础上的无缝道岔中纵向力的传递机理与有砟轨道明显不同,主要区别为岔枕在道岔里轨与基本轨间不传递纵向力,限位器成为里轨和基本轨之间唯一的传力部件。就无砟轨道基础上无缝道岔的纵向力传递机理、钢轨受力及变形规律等进行探讨,为无砟无缝道岔设计提供参考依据。     

有砟轨道与无砟轨道垂向振动纵向传递特性差异研究

有砟轨道-无砟轨道过渡段存在大量的轨道病害问题,静力学分析与时域内的动力学分析未发现两种轨道间的差异与轨道病害间的关系。根据建立的两种轨道力学模型对比分析两种轨道结构各频段的垂向振动纵向传递特性,得出:轨道垂向振动纵向传播距离与所受荷载激振频段有关。低频段(100 Hz以下),有砟轨道的振动传播距离小于无砟轨道。中频段(100~1 500 Hz),两种轨道的振动传播距离均大幅增加,且有砟轨道的传播距离小于无砟轨道。高频段(高于1 500 Hz),两种轨道纵向传播距离随激振频率增加迅速减小,且有砟轨道的振动传播距离大于无砟轨道。为更好地实现有砟轨道与无砟轨道间动力特性过渡,建议在过渡段设计中减小轨道各部件间的差异,线路养护维修中根据线路设计速度区别控制过渡段两侧轨道几何不平顺。     

长大坡道桥上单元板式无砟轨道纵向力学特性分析

研究目的:为了分析温度荷载、列车荷载作用下长大坡道桥上板式无砟轨道纵向力学特性,为大坡道上无砟轨道设计提供理论依据.研究结论:本文根据"线-桥-墩"纵向相互作用机理,运用有限元方法,建立了"钢轨-轨道板-桥梁-墩台"纵向一体化计算模型,并编制了相应的通用程序.利用所编制的程序,计算了客运专线上常见的5×32 m简支梁和...     

大跨连续梁桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道线路维护的力学影响

建立一种桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向力学模型,取消部分区段的扣件纵向阻力以模拟维护作业对轨道和桥梁受力的影响。利用所建力学模型对一座80 m+128 m+80 m大跨度连续梁桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道松开扣件进行线路维护作业的纵向力变化进行分析,结果发现:钢轨纵向力最大变化值为64.82 k N,相当于轨温变化3.38℃产生的温度力;底座板纵向力最大变化值为52.75 k N;剪力齿槽和桥梁固定支座的纵向力变化均在20 k N以下。松开扣件维护作业对钢轨、底座板、剪力齿槽和固定支座的强度影响可承受,按现行《高速铁路无砟轨道线路维修规则》对大跨度连续梁桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道松开扣件进行维护作业是可行的。     

反射隔热涂料对路基上CRTSⅡ型板式无砟轨道纵向力学特性的影响

为研究局部涂刷反射隔热涂料对路基上纵连式无砟轨道纵向力学特性的影响,建立多层叠合梁有限元计算模型,计算涂料局部涂刷产生的无砟轨道纵向附加力,研究无砟轨道纵向附加力的分布规律及其影响因素,针对CA砂浆黏结强度降低时,局部涂刷可能诱发的轨道病害,提出锚固销钉限位方案。研究结果表明:涂料局部涂刷对轨道板纵向力学特性的影响较大,轨道板纵向附加力最大值出现在涂刷区段中心,离涂刷区段中心越远,纵向附加力越小;随着涂刷长度的增加,轨道板纵向附加力的放射范围增加;随着CA砂浆黏结强度的降低,轨道板纵向位移增大;锚固销钉能降低轨道板纵向位移,但随着销钉数量的增加变化趋势逐渐变缓。     

郑西铁路客运专线无砟轨道桥梁设计及思考

研究目的:郑州至西安铁路客运专线为我国第一条在湿陷性黄土地区修建的无砟轨道铁路客运专线,通过该线渑池至灵宝段无砟轨道桥梁设计关键技术问题的研究分析,解决在湿陷性黄土地区修建客运专线无砟轨道铁路桥梁的设计问题。研究结果:通过郑西线渑池至灵宝段无砟轨道桥梁设计关键技术问题的研究分析,提出了湿陷性黄土湿陷性厚度和负摩阻力取值原则、沉降计算方法和控制原则、桥墩横向刚度控制办法及相邻桥墩纵向线刚度控制原则,并提出了郑西线桥梁施工中需要注意的一些重要问题。     

高速铁路桥轨一体化无砟轨道设计技术

相比桥梁及隧道,桥上无砟轨道设计更加复杂,且桥梁与轨道专业间接口更多,由设计接口、施工误差导致的问题偶有发生。为加强桥梁与轨道专业间协同设计,提出2种高速铁路桥轨一体化无砟轨道设计方案,在此基础上,建立桥轨一体化无砟轨道精细化三维实体模型,对2种方案无砟轨道的受力特性及适应性进行研究。最后,对现阶段桥轨一体化无砟轨道仍存在的问题及未来发展方向进行探讨,相关设计理念可为高速铁路无砟轨道设计提供思路。     

CRTSⅠ型双块式无砟轨道精调技术研究

通过武广铁路客运专线双块式无砟轨道静、动态两个阶段的轨道精调技术实践,结合高速动车组轨检结果分析,对无砟轨道状态调整技术进行了系统的研究,总结了精调施工方法,提出静态适算控制标准,给出动态阶段的分析方法、调整原则和目标管理值。     

大坡道米轨道床阻力及轨排稳定性研究

为研究大坡道米轨(齿轨)有砟轨道结构稳定性,通过建立米轨离散元和有限元轨排模型,分析该结构在不同坡度条件下道床阻力变化及在荷载作用下轨排纵、横向稳定性。研究表明:(1)受轨枕与道床之间正压力减小和道砟颗粒之间接触减弱的共同作用,随着坡度增大,轨枕道床纵、横向阻力逐渐降低,且降低幅度明显高于轨枕与道床间正压力的降低幅度;(2)随着坡度的不断增大,在纵向制动荷载作用下轨枕位移显著增大,且有砟道床整体稳定性逐渐降低;(3)综合考虑轨枕位移及有砟道床整体稳定性,建议米轨有砟轨道最大坡度不超过500‰;(4)在温度荷载及制动荷载作用下,为保证米轨铁路曲线段的横向稳定性,在坡度为250‰时,无齿轨段曲线半径≮700 m,有齿轨段曲线半径≮600 m。     

现代齿轨铁路有砟道床阻力及轨道力学特性

齿轨铁路具备优越的爬坡性能,国外多铺设于山区旅游线路,我国尚无应用.针对齿轨铁路线路坡度大的特点,基于离散单元法建立大坡度有砟道床离散元模型,研究道床纵向阻力随坡度变化规律,并以所得结论为基础,建立齿轨铁路空间耦合有限元模型,对Strub模式齿轨铁路轨排稳定性及结构受力变形进行计算分析.研究结果表明:(1)道床纵向阻力...     

CRTSⅠ型板式轨道维修的起道分析

以CRTSⅠ型板式无砟轨道为研究对象,参照现有的无缝线路钢轨起道、轨道板抬板技术,采用有限元方法建立起道力学模型。分析不同起道量和扣件松开数量时轨道系统的受力与变形,研究轨温变化幅值与扣件纵向阻力大小对起道作业的影响,为更换损坏轨道板提出合理的维修参数,并提出换板流程。     

客运专线无砟无缝道岔温度力与变形研究

研究目的:分析无砟轨道基础上无缝道岔的纵向力传递机理,建立无砟无缝道岔计算模型,采用有限单元法计算了无砟无缝道岔受力及变形,并与有砟轨道无缝道岔进行了对比分析,为无砟无缝道岔设计提供参考依据。研究结果:无砟轨道基础上无缝道岔的纵向力传递机理、温度力和位移分布规律与有砟轨道无缝道岔明显不同。     

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...     

重载铁路隧道内无砟轨道结构选型分析

国内外工程实践经验表明,无砟轨道结构具有稳定性好、平顺性高、轨道状态保持能力强、维修工作量少等优点,不仅是高速铁路发展的主要结构形式,也是重载铁路长大隧道内较为适宜的轨道结构.结合目前国内新建重载煤运通道建设工程,在总结国外重载铁路及国内客货混运铁路无砟轨道结构研究的基础上,研究了重载铁路隧道内无砟轨道的选型原则,并对国内外典型无砟轨道结构特点进行分析,初步提出了重载铁路隧道内无砟轨道结构方案,为我国重载铁路隧道内无砟轨道结构的研究和发展提供借鉴.     

客运专线42号无砟轨道无缝道岔参数分析

为了满足客运专线建设的需要,我国研发了时速350km客运专线42号无砟轨道无缝道岔。除了常规的各项检算外,其他设计参数包括扣件阻力和翼轨末端间隔铁数量,也要根据客运专线的要求进行检算。建立了客运专线42号无砟轨道可动心轨无缝道岔有限元计算模型,对不同扣件阻力和不同翼轨末端间隔铁数量条件下的道岔的主要力学特性等进行计算分析与比较,对客运专线42号无砟轨道无缝道岔的设计参数的选择提出建议。