固定辙叉轮轨接触关系算法研究及软件开发

基于轮轨接触理论,考虑固定辙叉复杂的轨头廓形变化及轨距线不连续,提出能够准确计算固定辙叉轮轨接触参数的算法并编制相应计算软件。通过现场试验,对LM型踏面通过60 kg/m钢轨12号合金钢组合辙叉时的轮轨接触点位置(包括沿辙叉纵向和各关键断面)进行测量,并与软件计算结果对比分析;采用该算法分析60 kg/m钢轨12号提速道岔整铸辙叉翼轨加高这一优化设计对轮轨接触参数的影响。结果表明,沿辙叉走行方向和辙叉各关键断面,实测值与软件计算的轮轨接触点变化规律基本一致;对翼轨适当加高可以优化轮轨接触关系,降低辙叉竖向不平顺,验证了该算法的正确性和软件的可行性,便于准确、高效地对固定辙叉区轮轨关系进行优化设计。     

拼装式固定型辙叉的结构优化研究

为提高拼装式固定型辙叉使用寿命,减少磨耗过快、剥落掉块等使用中存在的病害,从制造辙叉的钢轨材料、结构设计等方面提出结构优化的关键技术,产品经上道运营后证明,提出的关键技术对提高辙叉整体性能具有一定的指导意义,可满足与线路无缝化及重载线路使用要求。     

如何延长辙叉的使用寿命

通过对辙叉伤损原因的分析,结合养路对道岔维护的工作实际,对辙叉的管理、使用和延长线上使用寿命提出了建议。     

基于轮轨廓型的固定辙叉优化设计方法

为改善心轨受力状态、提高固定辙叉直向通过速度,在分析固定辙叉伤损规律的基础上,提出基于车轮踏面所需高差值与辙叉轨顶廓型实际高差值之比(轮轨廓型净差值比)的固定辙叉优化设计方法。以既有60kg·m-1钢轨18号整铸固定辙叉廓型与LM磨耗型车轮踏面的匹配为例,运用该方法对既有固定辙叉结构进行优化。研究表明:既有固定辙叉心轨的薄弱断面先于翼轨与车轮接触,导致心轨伤损严重;优化固定辙叉的R15mm圆弧+R80mm圆弧+1∶13斜线复合廓型能够明显改善心轨的承载状况,降低固定辙叉竖向结构不平顺及动轮载的幅值(分别降低45.3%和46.79%),可作为与LM磨耗型车轮踏面匹配的固定辙叉廓型;基于轮轨廓型净差值比的优化方法能够针对任意型式车轮踏面进行相应固定辙叉的廓型设计。     

60kg/m 12号拼装式合金钢辙叉对道岔无缝化的适应性研究

针对既有的无缝道岔设计理论与方法的局限性,结合12号拼装式合金钢辙叉提速道岔结构的特点,采用有限元方法、并结合优化的当量阻力法对拼装式合金钢辙叉结构在无缝化时的适应性进行对比研究分析,并在研究的基础上,就此种辙叉结构无缝道岔的使用范围提出建议。     

大秦线75 kg/m钢轨12号高锰钢固定辙叉受力分析

结合大秦重载线路75 kg/m钢轨12号高锰钢辙叉应用技术,运用ANSYS有限元程序对既有辙叉、中铁山桥改进型辙叉、中铁宝桥改进型辙叉的受力性能进行了较详细的分析和对比,探讨了大秦线高锰钢辙叉结构破坏的主要原因和改进措施。     

发热冒口在高锰钢辙叉上的应用

在分析我国高锰钢辙叉存在的主要铸造缺陷及形成原因的基础上，介绍改进辙叉铸造冒臼对比试验。试验结果表明，发热冒口不仅减少了辙叉内部铸造缺陷，还提高了高锰钢辙叉的致密度，从而延长高锰钢辙叉的使用寿命。     

合金钢叉心拼装式辙叉的结构设计

拼装式合金钢辙叉是近几年发展起来的一种固定型辙叉,由于使用寿命长,并可以与高锰钢辙叉互换使用,得到了较快的推广使用。对各型号拼装式合金钢辙叉的设计和结构特点进行介绍,对其制造和养护维修具有一定的指导作用。     

加强型合金钢辙叉在北京地铁4号线的试铺应用

针对北京地铁4号线线上高锰钢辙叉伤损严重(辙叉母材轨面剥落掉块、压塌,或叉心尖端裂纹、掉块等)、使用寿命短等问题,研制出与地铁轨道系统、供电系统相匹配的"研线1120"加强型合金钢辙叉,并在北京地铁4号线上进行试验。通过试验表明,加强型合金钢辙叉可以满足地铁安全运营的基本要求,并且磨耗量小。"研线1120"加强型合金钢辙叉能够与同型号高锰钢辙叉互换使用,可在北京地铁4号线上推广使用。     

轴重25t重载辙叉使用寿命延长技术

固定型辙叉是我国重载铁路轨道结构中的常用形式,具有结构简单、性能可靠、造价低等特点,但此类型辙叉轮轨冲击耐受性能较差,钢轨表面接触疲劳伤损和磨耗发展迅速,辙叉寿命较短。理论分析表明将心轨加宽可以延长辙叉寿命。试制心轨加宽辙叉,并在现场试铺。观测结果表明:采用心轨加宽技术可保证轮对安全通过辙叉区;与既有辙叉结构相比,心轨加宽后辙叉寿命可延长一倍以上。因此,心轨加宽措施可有效延长重载辙叉寿命,具有推广价值。     

辙叉压力校直理论研究

本文运用弹塑性力学的基础理论,分析了辙叉压点式反弯校直的基本原理。给出了实用的确定辙叉校直压下量参数的方法,从而为辙叉的实际校直工作提供了理论指导。文章最后运用该方法对某辙叉校直实例进行了计算。这些理论和方法既为辙叉校直工作提供了理论指导和计算依据,也对研究其它复杂金属工件的校直提供了参考。     

焊接辙叉结构设计和焊接工艺

贝氏体钢焊接辙叉具有高强度和高韧性,良好的可焊性、热加工和切削性能,以及良好的耐磨性和接触疲劳性能。辙叉结构中设计的轻型间隔铁,保证了拼装辙叉的整体性,便于安装铺设,从根本上消除了嵌入式或拼接式合金钢辙叉心轨产生的接缝病害。     

重载铁路75 kg/m钢轨12号单开道岔铸锻式高锰钢组合辙叉研制

设计速度160 km/h及以下铁路道岔大多采用固定型辙叉，固定型辙叉分为高锰钢辙叉、合金钢组合辙叉2大类。辙叉用高锰钢按成型工艺划分为铸造和锻造2种方式：铸造高锰钢可能存在缩孔、缩松、夹杂物等缺陷，辙叉使用寿命相对较短；锻造高锰钢通过锻压工艺弥合了缩松、缩孔等缺陷，其组织致密，能更好地发挥高锰钢材料韧性强的优良特性，辙叉使用寿命远超铸造高锰钢。锻造高锰钢辙叉使用效果良好，但造价过高，为了兼顾使用寿命与成本，从结构设计、焊接工艺等方面开展研究，以铸造高锰钢辙叉为基体，在心轨小断面上焊接锻造高锰钢材料，通过铸造和锻造的有机结合延长辙叉寿命，为相关应用提供参考。     

京广线提速道岔更换研究

铁路第六次提速,京广线要达到 200km/h,这就要求把既有线上的固定辙叉道岔更换为可动心轨辙叉道岔,消除辙叉有害空间。介绍了京广线既有道岔的现状和更换过程中存在的技术问题,并提出了建议。     

厂内组装高速道岔辙叉时吊板缺陷控制探讨

介绍高速道岔辙叉用轨件的制造及辙叉厂内组装工艺过程,阐述吊板的定义。分析辙叉厂内组装过程中吊板问题产生的原因,包括辙叉主要部件垂直方向几何尺寸问题、钢轨件及硫化垫板平面度问题,以及相关人员质量意识不强等。理清吊板缺陷控制的关键环节在于控制辙叉用各轨件及零部件尺寸、控制各部件平直度及平面度、加强质量管理以及重视第三方质量监督检验机制等。     

重载线路12号固定辙叉型面优化分析

参考现场调研结果,为优化我国重载线路普遍使用的12号固定辙叉的受力状态,本文提出抬高翼轨高度和心轨加宽的优化方案,用以改变车轮在道岔上的滚动轨迹并提高心轨的承重能力。为验证优化效果,选取LM车轮型面为研究对象,运用迹线法、Kalker教授提出的CONTACT算法,建立车辆-道岔多刚体动力学模型,分别从静力学和动力学的角度分析道岔改进前后的服役性能。研究结果表明:辙叉型面优化前后几何不平顺、等效锥度等接触几何参数没有明显差别;对于顶宽20 mm断面,LM车轮与优化后辙叉接触时未与心轨接触,其接触应力降低至原接触应力的28%,可减少在辙叉使用时辙叉心轨和翼轨早期的磨耗;车辆通过优化前后的固定辙叉,其各项动力学指标均在规范安全限值之内,并且通过优化后的辙叉时轮轨横向力变化明显,最大值从22. 146 kN降低为4. 533 k N,脱轨系数的最大值从0. 186降低为0. 049。     

辙叉焊修及再用调边使用的实践和探索

介绍了介休工务段实施辙叉焊修的经验，论述了辙叉焊修的买施原则及体会，分析了实施辙叉焊修的前景。     

木枕复式交分道岔主要病害及整治措施

介绍木枕复式交分道岔的特点和结构组成,分析其辙叉垂磨掉块、辙叉心撞尖、尖轨侧磨掉块及折断、大接头病害、道岔爬行、短中轴轨距扩大等病害的成因,提出相应的整治措施,以消除安全隐患,降低日常养护难度及维修成本。     

重载铁路固定辙叉区轮轨瞬态滚动接触行为分析

固定辙叉有害空间造成的轨线不连续及结构不平顺大幅加剧车辆与辙叉间的动态相互作用,进而引起道岔伤损劣化加剧及服役寿命缩短。以重载铁路12号固定辙叉为研究对象,基于显式积分算法,建立考虑材料弹塑性及轮轨真实几何廓形的车轮-辙叉三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,研究不同运营速度下车轮不同方向通过时车轮与固定辙叉动态相互作用及轮轨接触行为,详细分析轮载过渡区内辙叉钢轨应力、应变大小及分布规律,结合材料安定图及疲劳指数对轮轨接触疲劳伤损特性进行分析,得到了钢轨滚动接触疲劳伤损易发区域为心轨断面顶宽20～30 mm,与现场固定辙叉疲劳裂纹发生位置基本一致。所建立的模型及研究结论能够为固定辙叉结构优化及疲劳寿命预测提供理论支撑。     

无缝道岔初期运营质量的分析与对策

论述了跨区间无缝线路的铺设与养护维修,分析了无缝道岔的初步运营质量,提出了针对性的整治措施:更换固定辙叉道岔为可动心轨道岔,采用改进型提速固定辙叉道岔,提高对轨道结构的控制。这些对策的实施取得了良好的效果。