重载运输—中国铁路货运发展之路

重载运输在运送大宗货物上显示出高效率、低成本的巨大优势,是铁路运输规模经济和集约化经营的典范。本文从铁路重载运输的定义与组织形式着手,阐述了国内外铁路重载运输的发展历程,并提出了发展重载运输需要先进的铁路技术装备的有力支撑,最后对我国重载运输发展前景予以展望。     

重载铁路钢轨波磨对有砟道床动力特性的影响

为分析钢轨波磨对重载铁路有砟道床动力特性的影响,考虑道砟颗粒的不规则外形,采用离散单元法建立了有砟道床的数值模型.通过施加由车辆-轨道耦合动力学模型计算得到枕上动压力,分析了有砟道床在钢轨波磨条件下的动力响应.结果表明:钢轨波磨会降低道床稳定性,显著提高散体道床的振动水平;钢轨波磨区段砟颗粒之间的接触力会有较小程度的增...     

重载铁路轨道受力分析与养护方法探讨

分析了重载铁路的轨道受力情况,结合工作实际,探讨了重载铁路的养护方法。     

弹性轨枕对有砟道床宏细观力学特性的影响

为了系统研究列车荷载作用下弹性轨枕对有砟道床力学特性的影响,首先,采用离散单元法建立了考虑道砟颗粒棱角特征的精细化道床模型;其次,结合现场动态测试结果,验证所建模型的正确性;最后,分析了弹性轨枕对道砟颗粒接触力、道砟颗粒摩擦耗能、道砟颗粒运动以及道床变形等行为的影响。研究结果表明：弹性轨枕可以通过弹性垫层的变形从而起到缓冲作用,使列车动荷载分配更均匀,将荷载的分担比降低了5.67%,减小车轮正下方道砟颗粒的受力,减缓道砟颗粒因受力过大而破碎粉化的趋势;弹性轨枕可以降低道床的整体振动,从而降低列车荷载作用下道砟颗粒之间的滑动程度,减缓道砟颗粒摩擦耗能的增长速率,减少道砟颗粒磨耗粉化;弹性轨枕增大了列车动荷载作用下轨道的弹性变形,却降低了道砟颗粒的转动角速度以及道砟颗粒的塑性位移,有助于保持道床的稳定性,减缓道床沉降和变形的速度,延长轨道的使用寿命并降低维护成本。     

重载铁路单元列车运输的技术经济分析

根据我国铁路运输现状，对新建重载铁路运输专线开行单元列车的列车重量、行车密度及合理运量范围等问题进行了多方案的比较与技术经济分析，提出了一些具有价值的结论意见。     

路基不均匀沉降对有砟轨道沉降影响的模型试验

为研究路基不均匀沉降对有砟轨道沉降变形的影响,设计了1∶1有砟轨道模型试验系统.通过人为设定的空隙模拟路基不均匀沉降,采用激振器模拟列车振动荷载作用,研究了在有砟轨道变形稳定后,轨枕空吊前后路基不均匀沉降对有砟轨道沉降变形的影响.试验结果表明,余弦型路基不均匀沉降引起的轨道沉降变形曲线可用余弦型函数描述;当路基的纵向不均匀沉降槽面积较小且未引起轨枕空吊时,轨面与路基纵向不均匀沉降槽的面积比为1,并据此明确了轨枕不发生空吊情况下路基不均匀沉降与有砟轨道轨面沉降变形之间的计算关系及其主要影响因素;随着路基不均匀沉降继续增加,当轨面与路基纵向不均匀沉降槽的面积比小于1时,有砟轨道将出现轨枕空吊现象,并且面积比将随路基不均匀沉降的增加而减小.     

重载铁路轨道路基系统动位移空间分布特征

建立了重载货车-有砟轨道-路基系统耦合动力学模型.分析计算了在轨道随机不平顺激励下30t轴重重载铁路轨道-路基系统动位移的分布规律.计算结果表明:(1)轨道-路基系统各结构层动位移状态较为复杂,在重载货车通过的过程中,所受荷载也处于循环往复的加载和卸载状态.(2)在有砟轨道-路基系统的动位移的3个位移分量中,竖向动位移的幅值较大,横向动位移以及纵向动位移的幅值均不超过竖向动位移幅值的6%;而沿横向,动位移的分布较为缓和,其最大波动幅值不超过0.2mm,可近似看做均匀分布.(3)轨道-路基系统动位移沿竖向的变化,大体分为3个阶段:在钢轨到轨枕之间,出现明显突变;在轨枕层区域的衰减幅度较小;在道床层至基床表层及下部结构,竖向动位移表现为沿深度方向不断衰减,并且衰减速率随着深度的增加也在不断减小.     

无砟轨道钢轨温度力的有限元分析及实验研究

为了准确掌握无砟轨道钢轨温度力变化规律并对其进行实时监测,首先建立了无砟轨道三维有限元模型,仿真分析了不同温度条件下的钢轨纵向温度力;然后利用应变法测量了无砟轨道钢轨的纵向温度力,验证仿真结果的准确性;并在此模型基础上,计算分析了20℃温度变化量条件下一跨钢轨内部应力分布情况。结果表明,不同温度条件下钢轨纵向温度力的仿真结果与实验结果吻合良好,此仿真模型能较好反映钢轨随温度变化的纵向温度力情况。仿真结果显示,轨腰纵向温度力与温度变化成线性正相关,轨底的纵向温度应力除了受到温度变化影响外,还受到扣件作用,扣件附近轨底的受力峰值高于轨头和轨腰,此处将是钢轨温度力重点监测及检查部位。     

高速铁路博格纵连板桥上无砟轨道纵向力学特性

为研究高速铁路博格纵连板桥上无砟轨道纵向力学特性,建立纵向荷载作用下高速铁路博格纵连板桥上无砟轨道非线性有限元空间力学模型,与德国博格公司计算结果进行对比验证.以10跨32 m博格纵连板桥上无砟轨道为例,用所建立的力学模型,对伸缩荷载、制动荷载、断轨荷载、断板荷载工况下博格纵连板桥上无砟轨道空间力学特性进行研究,并与单元板式桥上无砟轨道计算结果进行对比.研究结果表明:与单元板式无砟轨道相比,博格纵连板桥上无砟轨道可以大大降低伸缩、制动、断轨荷载工况下作用在钢轨及墩台顶的纵向作用力,有利于采用大阻力扣件并在全线铺设跨区间无缝线路,保证列车高速安全运行,并降低高速铁路桥梁墩台造价,但博格纵连板桥上无砟轨道板折断后,将在无砟轨道各部件间引起较大的纵向作用力,因此,必须保证无砟轨道板施工质量.     

轨枕空吊对桥上有砟轨道结构动力响应的影响

基于车辆-轨道耦合动力学理论,将轨枕下部的有砟轨道考虑为弹簧-阻尼系统,假设该弹簧-阻尼系统失效来模拟轨枕空吊状态,建立含轨枕空吊的有砟轨道-桥梁耦合模型.采用Newmark直接积分法求解车辆-轨道-桥梁耦合动力学方程,计算列车通过时轨枕正常状态和空吊状态下轨道结构的位移和加速度,同时对空吊轨枕出现的数量及纵向分布位置对轨道结构动力特性的影响进行分析.对轨枕无空吊状态、单根空吊状态、连续2根空吊和间隔2根轨枕空吊4种工况下轨道结构的动力响应进行分析.研究结果表明:连续2根轨枕空吊影响下轨道响应显著大于其他3种工况,间隔2根轨枕空吊的影响略大于单根轨枕空吊的影响,但差别较小;轨枕空吊对有砟轨道结构动力影响范围沿轨道纵向不超过2跨轨枕间距;随着列车运行速度的增加,轨枕空吊影响下轨道结构位移变化较小,加速度则明显加大,基本呈线性增长.     

既有重载铁路简支梁桥提速适应性分析

以朔黄线温塘河特大桥为例,采用一系轴箱悬挂货车模型,建立重载列车-有砟轨道-桥梁的空间动力学方程组,采用迭代求解,编制了相应重载铁路车-桥耦合振动分析程序.通过仿真计算和现场试验分析了重载列车速度对重载铁路简支梁桥的各种动力性能指标的影响;借助现有的铁路桥梁检测规范,对既有重载铁路桥梁提速适应性进行了分析,给重载列车通过该铁路桥梁的最高速提出建议.     

基于离散元-有限差分耦合的轨枕垫对有砟道床横向阻力的影响机制

轨枕垫(USP)因其良好的减震性能已广泛应用于铁路轨道结构,现有研究大多集中于USP对轨道结构刚度和振动响应的影响,但对有砟道床横向阻力影响的研究很少。为深入分析USP对道床横向阻力的影响并揭示其作用机理,建立轨枕-USP-有砟道床-路基三维系统的精细化离散元-有限差分(DEM-FDM)耦合数值模型,采用典型重载铁路有砟道床横向阻力现场实测结果对模型进行标定和验证,进而模拟分析不同工况组合下USP对轨枕不同位置处(枕底、枕侧和枕端)的横向阻力、道砟颗粒运动和粒间接触力等宏微观指标的影响机制。研究结果表明：在相同的轨枕横向位移下,相较于无USP的轨枕,带USP的轨枕其枕底道砟颗粒运动范围更大,横向阻力也更大,且横向阻力增加部分主要来源于枕底USP的不平整性;USP刚度越大,道床横向阻力也越大;采用USP可增加枕底的横向剪应力和最大法向接触力,且两者数值均随USP刚度的增大而增大。     

列车荷载作用下轨道动力响应的有限元分析

采用通用的结构动力学分析软件ANSYS仿真分析了双层离散轨道模型在列车荷载作用下的振动响应情况,对无轨道不平顺和有轨道不平顺两种工况进行了有限元计算,分析表明轨道不平顺对轨道结构振动和整体道床作用反力的影响很明显,轨道不平顺越高,轨枕的振动速度加剧,整体道床作用反力峰值也显著增加。     

无砟轨道铁路的精密测量系统

现在修建无砟轨道是城际客运专线铁路建设的主要方向,而平面位置的高精度要求是无砟轨道的一项重要的指标,本文根据无砟轨道的高精度要求和无砟轨道铁路同普通铁路精度要求的对比,仔细阐述了无砟轨道铁路的精密控制测量网体系,表明了精密控制测量体系在无砟轨道铁路建设期间的重要作用和意义。     

基于DEM-MBD联合仿真的车致有砟道床破碎分析

为分析车致有砟道床破碎,建立有砟轨道DEM-MBD联合仿真模型,分析列车荷载对道床稳定性的影响及道床内不同位置、不同形状道砟的破碎规律。结果表明：列车荷载作用后,道床横向阻力下降14.82%;枕下深度0.21m内,承轨槽正下方道砟较枕心正下方更易破碎;枕下深度0.12~0.24m内的道砟破碎率最高,为12.5%;砟肩道砟基本未破碎;片状道砟较常规状、针状道砟更易破碎;在运营的有砟轨道线路上,应减少片状道砟含量且重点关注枕下深度0.24m内的道砟破碎情况。     

低速重载轴承的有限元分析及研究

以某炼钢厂转炉的耳轴轴承这类低速重载轴承为研究对象,针对低速重载轴承中各零件间接触问题进行分析,确定了合适的接触形式和算法,并建立其三维实体模型.采用有限元方法,计算出轴承各元件的应力和应变.将进一步修正得到耳轴轴承计算顶隙,与实测轴承顶隙进行比较,其结果令人满意.     

铁路专线无砟轨道的施工管理

无砟轨道是现代铁路客运专线中通用的轨道技术,其技术较为复杂,其施工管理也是一门较为系统的科学.该文对高速铁路专线无砟轨道的施工管理从质量、进度、协调管理等三个方面进行了多角度的研究.     

重载列车提载对简支T梁桥动力响应的影响

为研究重载列车提载对既有铁路简支T梁结构动力响应的影响,以常用跨度16、20、24和32 m预应力混凝土简支T梁为例,建立重载列车-轨道-桥梁三维耦合精细化有限元模型;选取朔黄铁路线上一座典型预应力混凝土简支T梁桥进行了现场试验,验证了有限元模型的准确性。计算重载列车作用下车桥系统的动力响应,探讨重载列车提载对桥梁结构动力响应的影响规律,并对既有铁路典型桥梁进行列车提载适应性分析。结果表明:采用同种货物列车车型时,各跨度桥梁的位移响应随列车轴重的提高呈近似线性增加关系,加速度响应随列车轴重的提高有所增大;采用不同货物列车车型时,各跨度桥梁的动力响应随列车轴重的提高波动较大,其变化与轴重提高的相关性不明显;列车车体长度和车辆定距对跨度较大的桥梁影响较大,当桥梁跨度很小(小于8 m)时,重载列车对桥梁所产生的动力响应仅与轴距有关。当列车轴重提至30 t及以上时,既有铁路典型桥梁横向动力响应偏大,应进行横向加固。     

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.