铁路道岔尖基轨相对运动对轮载转移与分配的影响研究

基于铁路道岔尖轨和基本轨的空间相对位置及轨下基础布置方式,研究转辙器部件内轮轨接触的特点,提出考虑尖基轨相对运动的轮载转移位置确定方法,以12号单开道岔为例,研究尖基轨相对运动对轮轨垂向力转移和分配特性的影响。研究表明:尖轨和基本轨相对运动对轮载转移的位置和长度均有较大的影响,以车辆直逆向通过转辙器为例,其轮载转移的范围距尖轨尖端2.302.74m,轮载转移段长度为0.44m,不考虑尖基轨相对运动时,轮载在距尖轨尖端2.622.78m的区域完成转移,轮载转移段长度为0.16 m;轮载转移区域内,沿线路纵向,轮轨垂向力在尖轨和基本轨上的分配呈非线性的变化规律,其变化规律与钢轨外形、轮轨动力相互作用及车辆过岔方式等因素相关。

铁路道岔转辙器部件轮轨两点接触计算方法研究

根据基本轨与尖轨的相对位置及轨下支撑方式,分析车轮与转辙器钢轨的接触特性,在考虑尖轨与基本轨相对运动的基础上,提出铁路道岔转辙器部件轮轨两点接触的计算方法,以18号单开道岔为例,对比分析了标准和磨耗车轮LMA踏面与钢轨匹配时的轮轨接触特性,验证两点接触计算方法的正确性和可行性。研究表明:车轮踏面磨耗后,轮轨接触点位置更多的位于尖轨轨距角附近,会增大尖轨的侧面磨耗;车轮踏面磨耗会导致轮载转移的位置后移,增大车辆进入道岔时轮对蛇形运动的距离和幅度,进而导致横向轮轨动力相互作用的增大;磨耗后的车轮踏面,其轮轨两点接触的可能区域分布较为分散,可能造成轮轨接触点的无规律跳跃,从而引起较大的轮轨冲击振动作用。

铁路道岔轮轨非赫兹滚动接触算法对比与分析

为研究不同轮轨非赫兹滚动接触算法对道岔轮轨滚动接触行为的影响,以转辙器部件为例,建立能够考虑尖轨和基本轨相对运动的轮轨滚动接触模型,对比分析Kalker三维滚动接触理论、Kik-Piotrowski、Ayasse-Chollet和Sichani四种非赫兹滚动接触算法在求解轮轨法向和切向接触行为时的计算精度和效率。结果表明,与Kalker三维滚动接触理论相比,采用Sichani方法在求解道岔轮轨法向和切向接触行为时的计算精度最高,最大计算误差均在10%以内,而由于条带理论自身的缺陷,在轮轨纯自旋蠕滑情况下,Sichani方法求解切向接触应力最大值的计算精度有所下降,计算误差为30%左右;采用Kik-Piotrowski方法的计算效率最高,Ayasse-Chollet和Sichani方法次之,Kalker三维方法所需的计算时间最长。综合计算精度和效率,Sichani方法是求解铁路道岔轮轨滚动接触行为较为合理的接触模型。