高速道岔曲尖轨疲劳裂纹成因分析

根据高速铁路18号单开道岔的基本轨-曲尖轨设计廓形和实测廓形数据，采用车辆-道岔动力学模型，分析了列车逆向-侧向过岔时轮载位置的转移、基本轨和尖轨上的接触斑法向应力和疲劳裂纹指数，提出了高速道岔曲尖轨疲劳裂纹形成的原因。研究发现：高速道岔基本轨和尖轨实测廓形显示尖轨降低值存在不足，使得同一转向架1、2位轮对的外轮轮载转移分别过早和过快，且随着车轮和钢轨廓形磨耗，这种情况进一步恶化。由此造成曲尖轨受到较大的法向接触应力，特别是1位轮对的外轮对曲尖轨轨肩和轨距角疲劳裂纹的形成贡献度最大。曲尖轨最早出现裂纹的区域在其顶宽20~50mm范围内。     

30t轴重18号道岔准静态及动态响应分析

建立了30 t轴重75 kg/m钢轨18号重载道岔静力、动力分析模型,对辙叉不同工况下的受力变形进行了准静态分析,对辙叉区钢轨强度进行了检算;对列车通过道岔的行为进行了动态模拟,分析了不同速度下车辆、道岔动态响应.结果表明:辙叉区钢轨具有一定的强度储备,心轨顶宽20 mm处等效应力较大,建议对尖轨尖端适当加强;列车通过道岔时各指标均随速度增加而增加,列车可以直向速度110 km/h、侧向速度90 km/h安全通过道岔.     

高速列车车轮与曲尖轨接触分析

为了研究高速铁路曲尖轨磨耗严重的问题,现场实测不同位置处的18号高速道岔曲尖轨型面及不同磨耗程度的高速列车车轮型面,建立车轮-基本轨-曲尖轨有限元模型,进行轮轨弹塑性接触分析,得出如下结论:车轮与尖轨接触状态受车轮磨耗程度与沿尖轨线路接触位置影响;使用标准车轮的情况下,当尖轨与基本轨共同承担载荷时,随着距尖轨尖端距离的增加,尖轨所受最大等效应力呈先增大后减小的趋势,当超过屈服极限时,易造成尖轨飞边;当尖轨单独承担全部载荷时,所受最大等效应力急剧增加,塑性变形加重,侧磨加剧.不同磨耗程度的车轮对尖轨会造成不同损伤,磨耗Ⅰ型车轮易造成尖轨压溃,磨耗Ⅱ型、磨耗Ⅲ型、磨耗Ⅳ型易使尖轨发生飞边,剥离掉块.     

直逆向过岔列车与桥上道岔耦合振动影响因素分析

针对桥上无缝道岔,运用有限单元法,建立钢轨一岔枕一桥梁弹簧一阻尼空间振动模型;运用弹性系统动力学总势能不变值原理及形成矩阵的"对号入座"法则建立列车一道岔一桥梁空间振动方程组;以温福客运专线田螺大桥为例,拟定桥上铺设了由2组38号道岔组成的单渡线,分析直逆向过岔时,列车运行速度、轨下垂向刚度、枕下垂向均布刚度、岔区垂向不平顺幅值及梁体高度等参数对列车一道岔一桥梁系统耦合振动的影响.研究结果表明:系统响应随列车速度和岔区垂向不平顺幅值增大、梁体高度减小而增加;轨下垂向刚度对系统不同的响应有不同的影响;道岔响应随枕下垂向均布刚度增大而降低.     

道岔平面选型的动力学研究

为合理选取道岔平面线型及尖轨切削方式,基于轮轨系统动力学建立车辆-道岔动力耦合模型,计算不同线型方案下轮轨系统动力响应及其与列车过岔速度间关系,并以18号道岔为例验证此选型方法的可行性.研究结果表明:道岔平面线型设计须同时考虑侧股线型参数和曲尖轨切削方式,满足列车侧逆向进岔时的系统动力稳定性;动力学评价方法可从结构受力及行车状态方面对道岔侧股线型进行分析,并参照系统动力响应随列车过岔速度的变化情况初步确定允许通过速度;对18号道岔而言,增大侧股曲线半径或选用前端半径较大的复圆线型可有效提高行车质量及列车过岔速度,曲尖轨部分采用半切线型或半割线型效果较好,相离半切线型尖轨具有较大粗壮度,可作为主要切削方式之一.     

地铁道岔轨顶坡对尖轨磨耗的影响

针对地铁道岔磨耗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,通过计算尖轨接触应力、接触斑面积及内部应力等,分析轨顶坡对尖轨磨耗的影响。模型中车轮型面采用实测磨耗状态LM型车轮型面。研究结果表明:设置轨顶坡时,尖轨接触应力及内部应力均比不设置轨顶坡的小;以尖轨顶宽35.5 mm断面为例,当轨顶坡从1/40增大到1/20时,其接触应力最大值从904.267 MPa减小至686.266 MPa,Von Mises应力最大值从552.123 MPa降低至493.755 MPa,状态由塑性变形转变为弹性变形,有利于减小尖轨磨耗;增大尖轨断面顶面宽度可以提高其受力状态,延长道岔使用寿命;综合考虑尖轨受力状态,1/20轨顶坡优于其他轨顶坡。     

关于60kg/m-18号可动心提速道岔病害整治探讨

60kg/m-18号可动心提速道岔存在的主要病害较多,主要有尖轨与基本轨不密贴、连续暗坑吊板和心轨螺栓松动,提速道岔维修成本高,维修难度大,病害高发,对此,研究一套行之有效且操作简单的维修管理办法就尤为重要,本文从现场实际情况分析了可动心提速道岔的具体整治方法。     

无砟轨道18号无缝道岔尖轨跟端结构选型

针对道岔尖轨跟端结构型式选型的问题,建立无砟轨道18号无缝道岔纵横向空间耦合有限元计算模型,计算不同尖轨跟端结构型式下的道岔尖轨横向变形、主要力学特性和道岔的可铺设轨温范围.研究表明:最大轨温差在80℃以下的地区,尖轨跟端可不设传力结构;最大轨温差在80~90℃之间的地区,尖轨跟端可设置2组不等间隙限位器,限位值依次为10.0 mm和9.5 mm;最大轨温差在90~100℃之间的地区,尖轨跟端可设置2组不等间隙限位器,限位值依次为9.0 mm和8.5 mm.     

轨道纵向刚度变化对快速列车轮轨受力的影响

由于轨道刚度是铁路轨道设计的重要参数,直接影响到列车的运行安全和平稳性,因此运用车辆－轨道垂向系统统一模型和新型预测－校正数值积分法,对铁路快速列车以不同速度通过因道床和轨下垫层刚度变化而引起的动力不平顺轨道段时车辆和轨道的响应进行了仿真计算,干涉分析了轨道纵向刚度变化对铁路快速列车轮轨受力的影响。     

60 kg/m钢轨12号提速道岔曲线尖轨磨耗机理探讨

分析了60 kg/m钢轨12号提速道岔曲线尖轨磨耗严重的原因，并就沧州工务段提出的采用减磨护轨方法进行理论论证和试验验证.     

道岔缓和曲线尖轨切削方式选型的动力学研究

以轮轨系统动力学理论为基础,建立车辆-转辙器动力耦合模型,计算并分析42号缓圆缓型道岔前缓和曲线尖轨选取五种不同切削方式时,轮轨系统动力指标及钢轨磨耗变化情况.结果表明:利用动力学方法评价各种缓和曲线尖轨切削方式的优劣性,能够使尖轨选型更加可靠;缓圆缓型道岔中选用半切线型缓和曲线尖轨,可获得较好的行车性能、转辙器结构稳定性和钢轨磨耗性能,部分设计条件下也可依照具体要求采用切线型尖轨;对运营中道岔转辙器结构动力性能的分析,需考虑几何不平顺等因素的共同作用.     

基于轮轨接触特征的转辙器区钢轨廓形设计

针对道岔转辙器区钢轨容易出现伤损及寿命短等问题,根据轮轨接触理论,提出了以滚动圆半径差函数和轮轨间接触点均匀分布为主要的设计目标,以轮轨接触点的位置为边界条件,利用欧拉积分方法求解微分方程,从而获得钢轨打磨的目标廓形的方法,并编制了相应的计算程序,进行了实例验证.结果表明,优化后的钢轨与车轮有更合理的匹配性,改善了车辆通过道岔时的动力学性能,减小了轮轨间的接触应力,使得接触分布和磨耗更加均匀,从而能延长钢轨使用寿命.     

高速道岔辙叉区动力响应仿真分析

通过建立列车过岔有限元模型,运用动力学原理,研究移动荷载作用不同轨下刚度和列车速度在道岔辙叉区对轨道振动特性的影响。分析了心轨尖端、心轨根端及辙叉区共用垫板中心等特殊部位处的轨道振动特性。计算表明列车速度的变化对钢轨最大竖向加速度和岔枕最大竖向加速度的影响较大,而辙叉区轨下刚度的变化对钢轨最大竖向加速度、岔枕最大竖向位移及岔枕最大竖向加速度有较大的影响。     

铁路地下直径线橡胶浮置板道床钢轨变形限值研究

浮置板道床能有效减小铁路振动的影响,因此可将其应用于穿越人口密集区的铁路地下直径线。为了确保行车的安全性和舒适性,有必要对铁路运营下浮置板道床钢轨的合理变形限值进行研究。基于有限元法,建立了车辆-橡胶浮置板道床耦合动力学模型,对SS9列车100 km／h速度下车辆、钢轨、浮置板等部件的动力学特性进行了研究,并从行车安全性和平稳性方面提出了浮置板道床钢轨的变形限值建议值。研究表明：橡胶垫面刚度小于0．02 N／mm3时,轨道结构产生较大垂向位移;100 km／h速度条件下,铁路橡胶浮置板道床钢轨垂向变形限值取4 mm时,能满足行车安全性和平稳性要求。     

固定型无缝道岔纵向力和位移有限元计算分析

本文基于有限单元法，建立了无缝道岔纵向力及位移力学模型，以我国9号固定型辙叉无缝道岔为例，分析了两组道岔的不同联结形式对钢轨纵向力和位移影响；并通过和单开道岔的对比，得出了组合无缝道岔的受力和变形规律。     

地铁直线轨道波磨成因及发展特性

为分析地铁直线段钢轨波磨的成因及发展特性，基于轨道结构有限元模型和车辆-轨道耦合动力学模型，运用模态分析和动力分析对钢轨波磨的产生和发展进行研究。结果表明：（1）实测波磨的线路条件和通过频率范围与Pinned-Pinned共振导致的响轨波磨接近，初步认为该区段发生的波磨可能为响轨波磨；（2）轨道结构模态分析发现，513.7Hz处的振动模态为轨道结构的横向Pinned-Pinned共振模态，1050.0Hz处的振动模态为轨道结构的垂向Pinned-Pinned共振模态；车辆-轨道耦合模型动力分析发现，钢轨垂向振动加速度级在中心频率500Hz和1000Hz处幅值较高，分别为69.7dB和70.1dB，且上述中心频率所对应的三分之一倍频程带宽为轨道结构发生Pinned-Pinned共振的频率范围，因此分析认为该线路上的钢轨波磨为轨道结构Pinned-Pinned共振所致的响轨波磨；（3）不同轨枕间距和运营速度下的钢轨垂向振动加速度级变化趋势基本一致，且中心频率500Hz和1000Hz处的钢轨垂向振动加速度级幅值较高。随着轨枕间距和运营速度的变化，500Hz和1000Hz处的钢轨垂向振动加速度级变化趋势相同；通过改变轨枕间距和运营速度，可以使得钢轨垂向振动加速度级发生明显变化，说明适当的轨枕间距（700mm左右）和运营速度（80km/h左右）能够有效的控制响轨波磨的产生和发展。     

客运专线有砟道岔轨道动刚度特性分析

在分析客运专线有砟道岔轨道刚度组成的基础上,建立了有砟道岔轨道动刚度的计算方法,分析了我国时速250 km客运专线有砟道岔轨道动刚度特性.结果表明:心轨的动静刚度比最大,基本轨、尖轨和导轨次之,翼轨最小;在小于100 Hz的频段上,各钢轨的动刚度随着激振频率增加而减小;在0～250 Hz的频段上,各钢轨会出现3个共振峰.     

动态无线充电系统功率波动抑制技术研究

设计了一种新型的双通道动态无线充电系统耦合机构,以解决动态无线充电系统在分段式发射导轨切换处的功率跌落问题。通过LCC-LCC型补偿拓扑,设计了两路能量传输通道,利用LCC-LCC补偿拓扑的恒流特性,推导了系统输出以及损耗与两通道耦合参数之间的关系,实现了较为稳定的功率传输,提升了系统的抗偏移特性以及抗跌落能力。最后对所提方法进行了仿真和实验,验证了双通道动态无线电能传输方案的可行性。     

剪切型减振器下钢轨振动衰减率及阻尼器调谐分析

通过建立基于谱单元法的钢轨元胞模型,并结合Bloch定理,研究了采用剪切型减振器钢轨的垂向振动衰减率.在此基础上,分析了调频式钢轨减振器(TRD)对钢轨垂向振动衰减率的影响.研究结果表明,剪切型减振器自身的振动特性使钢轨垂向振动衰减率在500 Hz附近出现了新的峰值;铁垫板、轨下垫板对钢轨垂向振动衰减率的影响主要体现在500 Hz以上的高频;剪切型减振器对钢轨垂向振动衰减率的影响主要体现在400 Hz以下的中低频;TRD能够大幅度提高其自身工作频率(取决于TRD质量和刚度)附近钢轨的垂向振动衰减率,装有TRD的钢轨在200～400 Hz内的垂向振动衰减率较未安装TRD时普遍提高了5倍以上;增加TRD阻尼能够有效提高钢轨振动衰减率.     

道岔区轮轨间隙动态变化特性研究

轮轨间隙对车辆顺利通过道岔具有十分重要的作用．在车辆-道岔系统动力学模型基础上,利用道岔区钢轨空间布置和轮轨接触几何关系,分析了护轨对轮轨间隙的限制作用和对轮对冲击心轨的防护机理,研究了道岔区轮轨间隙动态变化特性,轮轨间隙与轮对横移量、轮轨横向冲击力、轮轨接触角之间的关系,以及轮轨间隙变化对车辆过岔运行安全性和道岔系统稳定性的影响特性．结果表明,轮轨间隙不仅与轨距和钢轨动态横移量有关,而且与轮对横移量密切相关,且当间隙过小时轮轨间将发生横向冲击振动;设置护轨有利于防止轮对冲击心轨,并使得轮对能够顺利通过岔心;另外,为使车辆能够顺利通过道岔,在允许的情况下可以适当增大转辙区轨距,但心轨区轨距最好保持标准值．