重载铁路道岔区钢轨冻结接头的现场试验与数值分析

重载铁路道岔与正线钢轨连接处需要一个位移限制作用强的接头，冻结接头恰好能够满足要求，但接头的存在破坏了钢轨的连续性，造成轮轨之间产生较大的动载冲击作用，长期作用下轨道结构易产生伤损病害。鉴于此，首先通过对运营现场服役过程中的冻结接头进行大量的静态测试，分析接头平顺性的波形特点。其次，选取典型的病害接头进行列车动态试验，对其动态冲击特性进行现场实测。最后，通过有限元建立列车-钢轨接头三维耦合模型，对接头的维修标准进行研究。研究结果表明：长期服役过程中的冻结接头在轨缝附近易形成局部的低塌下凹不平顺；对这种凹接头进行动态行车测试后，接头轨缝左右两侧钢轨动位移在垂向空间存在一个明显的错台分布，迎轮侧钢轨的动位移要大于顺轮侧钢轨的动位移，当车轮驶过这种凹接头时易产生逆轮错牙冲击模式；从接头夹板的动弯应力来看，车轮在经过接头轨缝左右侧时分别产生了2次较大的冲击作用，驶过轨缝后产生的冲击作用更大；对重载车轮驶过接头的动态作用力进行分析得，运营现场冻结接头最大低塌深度应控制在0.5 mm以内。研究结果可为揭示冻结接头现场服役状态及维修加固措施提供一定的借鉴。