不同类型轨枕轨道结构动力性能试验研究

加强轨道结构是列车提速前线路改造的主要内容之一。目前在提速线路上有Ⅲ型枕和Ⅱ型枕轨道结构,不同的轨道结构具有不同的动力特性。本文就Ⅲ型枕和新Ⅱ型枕轨道结构的动力特性进行试验研究。试验时采用落轴和动力激振两种加载方法,测试轨道结构的动力响应有轮轨作用力、轨座反力、钢轨和轨枕振动加速度。测试结果表明,Ⅲ型枕的质量较大,轨道结构的刚度也较新Ⅱ型枕的大得多。落轴试验时,Ⅲ型枕轨道结构的钢轨、轨枕振动加速度都比新Ⅱ型枕的小,且Ⅲ型枕的振动频率也要低得多,但两种类型轨枕轨道结构的轮轨冲击力相接近。现场试验表明,Ⅲ型枕轨道结构更加稳定。根据试验结果,认为为提高提速线路的稳定性和延长维修养护周期,在列车速度大于160 km/h的线路上宜采用Ⅲ型枕、60 kg/m钢轨的轨道结构。     

隧道内有砟轨道铺设弹性轨枕的动力特性分析

弹性轨枕已被应用于国内外多条有砟轨道线路,铺设于路基、桥涵地段以减小道砟受力。为探明隧道内有砟轨道铺设弹性轨枕的适用性及其减振性能,基于动力学理论与有限元法,建立车辆-有砟轨道-隧道空间耦合动力学模型,分析弹性轨枕对车辆、轨道以及隧道动力响应的影响,并对枕下垫层合理刚度进行探讨。结果表明:弹性轨枕能保证隧道内行车的安全性和平稳性,车辆动力学指标变化不大;枕下垫层会导致钢轨、轨枕垂向位移显著增加,但可大幅降低有砟道床动态响应;相比普通有砟轨道,弹性轨枕具有很好的减振效果,隧道壁振动最大减小17dB,发生于80Hz中心频率处;从控制轨道振动和位移、保证减振效果的角度考虑,建议枕下垫层刚度取40~60kN/mm。     

掺超细粉煤灰高性能混凝土Ⅲ型轨枕的力学性能试验研究

对掺超细粉煤灰的HPC Ⅲ型轨枕和普通C Ⅲ型轨枕的力学性能,如枕中和枕下截面的抗裂、极限承载力、轨枕端部局压和轨枕的疲劳性能进行了对比试验研究。试验表明,各种龄期HPC Ⅲ型轨枕与C Ⅲ型轨枕枕中和枕下的开裂荷载与极限承载力均比较接近,满足标准的要求。还对轨枕端部进行了非线性有限元分析,分析很好地验证了试验结果,分析与试验结果均表明,轨枕端头局压破坏为主拉劈裂破坏,试验实测的超细粉煤灰HPC Ⅲ型轨枕端部局压的极限承载力远大于锚固板设计最大张拉预应力,有较大的安全储备。HPC Ⅲ型轨枕的疲劳性能与C Ⅲ型轨枕的相近,HPC Ⅲ型轨枕的疲劳残余裂缝宽度略小于C Ⅲ型轨枕。     

Ⅱ型预应力轨枕改进结构的研究

分析了Ｓ—２ 型枕的不足之处，以轨枕设计方法及预应力设计理论为基础，对所设计的改进Ⅱ型枕的承载力及应力进行了理论计算分析及试验研究     

铁路桥上减振CRTS-Ⅲ型无砟轨道振动响应及车辆平稳性分析

为了研究桥上减振CRTS-Ⅲ型无砟轨道对车体系统和轨道系统振动影响,分析车辆的平稳性指标,基于车辆、轨道系统二维模型,利用动柔度法分别计算车辆、轨道系统的动柔度,建立频率域的车辆-轨道-桥梁耦合模型;计算车辆及轨道系统的振动加速度并分析其规律,计算不同轨道系统下车辆的平顺性指标。研究结果表明:与常规CRTS-Ⅲ型轨道相比,采用橡胶减振垫刚度为0.018 N/m3的减振轨道系统下峰值轮轨力减小,车轮、转向架振动加速度分别降低13.6%和52.6%,车体在1～20Hz范围内振动变化不大;钢轨、轨道板的振动加速度增大1.69和2.68倍,桥梁的振动加速度减少69.9%;车辆的平顺性指标分别为2.70和2.61,车辆平稳性指标降低4%。与常规CRTS-Ⅲ型无砟轨道相比,减振CRTS-Ⅲ型无砟轨道下车辆系统各构件的振动加速度有不同程度的降低,轨道系统中,钢轨和轨道的振动加速度增大,桥梁振动加速度降低。车辆的平稳性指标降低,乘客的舒适性有一定程度提高。     

弹条Ⅱ型扣件组装配置方式分析

《弹条Ⅱ型扣件第1部分:组装与配置》(TB/T 3065.1—2002)对60 kg/m钢轨配套Ⅲa型轨枕时不同轨距下弹条Ⅱ型扣件组装配置方式有详细规定,但未规定其他工况如60 kg/m钢轨配套Ⅱ型轨枕、75 kg/m钢轨配套Ⅱ型轨枕、75 kg/m钢轨配套Ⅲa型轨枕等条件下弹条Ⅱ型扣件的组装配置方式。本文对影响轨距的轨枕形式、钢轨尺寸、轨底坡等关键因素进行了分析,通过计算得出了60 kg/m钢轨配套Ⅱ型枕、Ⅲa型枕和新Ⅱ型枕时不同轨距下弹条Ⅱ型扣件的组装配置方式,以及75 kg/m钢轨配套Ⅱ型枕、Ⅲa型枕和新Ⅱ型枕时不同轨距下弹条Ⅱ型扣件的组装配置方式,并对TB/T 3065.1—2002中弹条Ⅱ型扣件轨距挡板和挡板座配置表中轨距调整量-2 mm时的配置方式提出了修改建议。     

Ⅲ型混凝土轨枕有砟道床纵横向阻力设计参数试验研究

研究目的:在此之前,国内曾经对铺设Ⅱ型枕的有砟道床阻力进行过测试,并提出过道床阻力参数。但随着我国高速铁路的大规模建设和既有线的不断提速,有砟轨道普遍使用Ⅲ型混凝土轨枕,同时道床断面尺寸、道砟材质及颗粒级配不断强化提高,确定Ⅲ型混凝土轨枕有砟道床线路阻力是进行有砟轨道无缝线路设计的一项重要基础工作。研究结论:本文选取武汉至襄樊区间增建第二线云梦段作为测试工点,通过现场原位测试和对测试数据进行数理统计分析,拟合确定了Ⅲ型混凝土轨枕有砟道床纵向、横向阻力曲线,同时计算了Ⅲ型混凝土轨枕有砟道床的等效横向阻力,其结果可为铁路无缝线路设计阻力的取值提供参考。     

无砟轨道中减振垫组合减振性能对比分析

无砟轨道的整体刚度比有砟轨道大,为降低列车通过时的轮轨振动以及环境振动,有关无砟轨道的减振措施应运而生,考虑3种减振垫组合:轨下减振垫、轨下减振垫+枕下减振垫和轨下减振垫+板下减振垫。为研究3种减振垫组合情况下的减振性能,基于FEM方法,建立3种组合情况下的振动力学模型,对其进行谐响应分析,结果表明:轨下减振垫+枕下减振垫组合和轨下减振垫+板下减振垫组合不利于减少轮轨(钢轨)振动;轨下减振垫+板下减振垫组合有助于降低200 Hz频率以下环境(底座板)振动,最多能降低底座板振动加速度级为11.98 d B,频率越低减振能力越强;轨下减振垫+枕下减振垫组合仅能略微降低20 Hz频率以下环境(底座板)振动,最多能降低底座板振动加速度级为5.46 d B;相关计算和分析可为合理设计减振垫位置提供依据。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道-桥梁耦合模型中的钢轨与底座板频响特性研究

针对高速铁路常用的CRTSⅡ型板式无砟轨道结构,根据其特点,建立二维模型时,可将钢轨与底座板模拟为无限长Euler-Bernoulli梁。根据动力学基本原理,首先建立无限长Euler-Bernoulli梁在简谐荷载作用下的运动微分方程,通过稳态响应求解和积分变换,求出梁体的位移、速度和加速度频率响应函数。利用所推导的频响函数,探讨CHN 60型钢轨的位移、速度和加速度频率响应的频谱特性和频响衰减率。通过分析可知,钢轨的位移和速度频率响应随频率增加而降低,而加速度频率响应随频率增加而增大;位移频响衰减率随频率增加而显著降低,速度频响衰减率在10~100 Hz频段较大,加速度频响衰减率随频率增加而显著增大。     

基于橡胶混凝土的铁路隧道减振研究

为了控制列车通过时铁路隧道的振动强度,提出将橡胶混凝土材料应用于铁路隧道道床回填层的减振思路。基于动力学理论和有限元法,建立车辆-有砟轨道-隧道空间耦合动力学模型,分析橡胶混凝土回填层的减振性能以及对行车状态、轨道结构动力响应的影响。研究表明:橡胶混凝土回填层能发挥明显的减振效果,最大减振量为10. 3 d B,发生在中心频率80 Hz处;橡胶混凝土回填层对车辆动力响应影响不大,可以保证列车的安全平稳运行;采用橡胶混凝土回填层后,钢轨、轨枕、道床位移分别增加2. 06%、9. 48%和18. 58%,轨道各结构振动加速度变化较小,不会加剧轮轨的相互作用。     

TDZⅢ型弹性轨枕的设计与计算

我国既有线道碴厚度不足是普遍问题,是铁路提速重载化发展中道床结构要研究解决的关键技术之一。文章介绍TDZⅢ型弹性轨枕枕下垫板的设计以及轨道刚度和轨道动力响应计算。     

常州地铁新型中等减振扣件减振性能试验研究

为了研究一种新型分离式压缩型中等减振扣件在城市轨道交通应用中的减振效果，为城市轨道交通设计提供参考，对铺设新型中等减振扣件的常州地铁一号线进行现场测试，将测试结果与GJ-3型减振扣件和DTⅢ2型扣件进行对比。测试结果表明：新型中等减振扣件的垂向和横向位移相较于GJ-3型减振扣件有所增大，扣件刚度有所减小；在3种不同的测试速度下，新型中等减振扣件的隧道壁减振效果相对于GJ-3型减振扣件分别减小了6.6、4.6、3.5 dB,减振效果显著；1/3倍频程分析表明，新型中等减振扣件在50～200 Hz振动加速度级降低明显；在3种不同的测试速度下，隧道壁最大加速度级衰减值分别为21.58、19.12、23.05 dB。     

钢轨重型化对轮轨系统动力响应及动力传递的影响

运用能量法建立车辆—轨道耦合动力学模型,结合大秦线轨道结构力学参数,分别计算分析了45,50,60和75 kg/m共4种钢轨支承下轮轨系统各结构的动力响应,研究钢轨重型化对轮轨系统动力特性的影响。研究发现:钢轨重型化对车辆系统的动力响应影响较小,而对轨道结构和路基的影响显著;随着钢轨质量及抗弯刚度的增大,车体位移、车轮加速度、轮轨力、钢轨位移、扣件力、轨枕振动位移及枕下支承力降低,车体加速度、钢轨加速度先增大后减小,轨枕加速度增加。     

地铁常用减振轨道钢轨横向振动特性测试分析

研究目的:地铁常用减振型轨道结构由于采用不同的轨道横向限位方式,改变了钢轨的横向振动特性。为研究不同减振措施对钢轨横向振动特性的影响,本文对国内某城市地铁2号线常用减振型轨道结构进行钢轨横向加速度导纳和横向振动沿纵向的衰减率的测试分析。研究结论:(1)在频率100 Hz以下,减振垫浮置板道床的非刚性横向支承使得钢轨横向加速度导纳幅值大于普通DZⅢ-1型扣件整体道床,而钢弹簧浮置板轨道钢轨横向加速度导纳幅值在50 Hz以下大于DZⅢ-1型扣件整体道床;(2) GJ-Ⅲ型减振扣件的采用使得钢轨有着相对较低的横向弯曲共振频率,钢弹簧浮置板道床和减振垫浮置板道床的水平限位方式减弱了浮置板与基底的横向耦合,改变了200 Hz以下钢轨横向振动沿纵向的衰减率;(3) GJ-Ⅲ型减振扣件使得钢轨横向衰减率在中心频率2 500 Hz以下均小于DZⅢ-1轨道,并维持在较小的范围内,不利于减小钢轨横向振动产生的声辐射;(4)本研究成果对目前常用减振型轨道结构中钢轨横向振动特性的研究具有参考价值。     

车辆-轨道耦合作用下桥上减振双块式无砟轨道减振性能研究

基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立高速铁路车辆-轨道-桥梁耦合模型,采用有限元法,分别研究双块式无砟轨道结构中减振垫对轨道和桥梁时域、频域动力性能的影响,并研究其减振效果。研究结果表明:在时域内,减振双块式无砟轨道使钢轨、道床板的竖向位移增加,并且使道床板梁端竖向位移显著增加;使钢轨、道床板竖向加速度增加,使桥梁跨中竖向加速度明显减小。在频域内,减振双块式无砟轨道使桥梁加速度振级减小5 d B,减振效果良好,并且在10~40 Hz频率范围内减振效果最明显。然而,道床板加速度振级增加了8 d B。减振垫使振动能量更多地滞留在道床板内,对道床板的正常使用不利。     

转K6型转向架减振系统对C80型铝合金敞车动力学性能影响研究

为了探明转K6型转向架减振系统对C80型铝合金敞车动力学性能的影响,特组织了一次线路动力学试验。试验对象共计3辆装用不同减振系统的C80型铝合金敞车,减振系统的区别主要在于斜楔材料及枕簧和减振弹簧刚度。试验结果表明,通过换装组合式斜楔减小转向架系统的相对摩擦系数,可以明显改善车辆的垂向振动性能,使空、重车的垂向振动加速度及垂向运行平稳性指标降低,并且对车辆的横向力、脱轨系数及轮重减载率的影响较小。试验结果还表明,降低转向架减振系统的弹簧刚度对降低车辆的轮重减载率是有益的。     

冷板车制冷机组隔振仿真研究

针对冷藏运输车的振动问题,基于二自由度振动分析理论建立了制冷机组的振动力学模型,并通过现状仿真和优化隔振效果仿真得到了冷板车制冷机组最优减振隔振方案.通过现状仿真得到了满载和空载工况下隔振器变形随时间变化的曲线以及机组与车体加速度的对比曲线,并给出了制冷机组取得较好隔振效果隔振器必须满足的频率和刚度范围.结果表明:制冷机组现有的隔振效果很差;通过优化隔振效果仿真得到了不同隔振器固有频率时车体和机组最大加速度的响应曲线以及隔振器最大变形曲线.     

新Ⅲ型混凝土轨枕的研制与铺设使用

本文在分析现有Ⅲ型混凝土枕使用缺陷的基础上，论述了新Ⅲ型混凝土轨枕的挡肩结构改进、钢筋布置优化及配套扣件系统改进，并分析了Ⅲ型混凝土枕的横向推力实验与铺设使用情况。     

兰新高铁穿越长城段减振型无砟轨道减振垫合理刚度研究

减振型轨道结构是控制文物振动的有效措施之一,然而,高速铁路中减振型轨道结构尚无成熟应用经验。结合兰新高铁穿越长城段项目建设功能需求,在明确长城体水平振动速度、钢轨垂向振动加速度及钢轨垂向位移等评价指标及限值基础上,采用仿真分析法开展了减振型无砟轨道减振垫刚度变化对各评价指标影响分析,分析表明:(1)长城体水平振动速度随着减振垫刚度增加而增大;(2)钢轨垂向加速度随着减振垫刚度增加而变化不大;(3)钢轨位移随着减振垫刚度增加而减小;(4)列车运营、轨道结构服役性能及长城体保护需求的减振垫刚度应介于40~166.7 MPa/m。兰新高铁工程实施采用46 MPa/m刚度减振垫,实车测试及工程应用表明:研究成果工程应用同时满足了高铁安全、平顺、舒适性和长城体高减振性能需求。     

减振型无砟轨道轨枕结构对比分析

减振型无砟轨道形式较多,典型的有弹性支承块式轨枕和SAT S312双体轨枕,以及一种新型的减振型轨枕——弹性长枕。为了给无砟轨道设计中轨枕形式及参数的选取提供参考,通过建立弹性长枕的三维有限元模型,考虑避免弹性长枕结构与线路激振发生共振,从弹性长枕的枕下胶垫刚度、侧面套靴刚度、埋深及支撑长度4个方面进行模态分析,给出弹性长枕合理的参数匹配,再对3种轨枕做出对比分析。结果表明:3种减振型轨枕中,弹性长枕的结构最优,SAT S312双体轨枕次之,弹性支承块式轨枕最差。