连续刚构系杆拱桥-无缝线路体系适应性研究

为确定连续刚构系杆拱桥上无缝线路铺设方案,基于梁轨相互作用原理,建立无缝线路-无砟轨道-连续刚构系杆拱桥空间耦合模型,针对温度、列车荷载作用下连续刚构系杆拱桥-无缝线路体系适应性开展研究,探明了连续刚构系杆拱桥上无缝线路纵向力分布规律,提出适宜不同区域的连续刚构系杆拱桥上无缝线路铺设方案。研究表明:相较于相同梁跨布置的连续梁桥,连续刚构系杆拱桥温度跨度明显减小,温度作用下钢轨纵向力关于跨中对称分布,峰值出现在主桥梁端;跨中系杆拱区域钢轨纵向力分布发生突变,主梁产生较大的压弯上拱变形;拱肋和吊杆温差对桥梁主跨上的无缝线路纵向力分布有明显影响,随着拱肋降温幅度的增大,主梁跨中钢轨压力增大;随着吊杆降温幅度的增大,主梁跨中钢轨压力线性减小;连续刚构系杆拱桥钢轨伸缩力明显大于钢轨挠曲力,故在无缝线路检算中,主力应采用基本温度力与伸缩力组合;连续刚构系杆拱桥结构铺设方案优先采用全桥铺设常阻力扣件方案,当该方案无法满足钢轨强度要求时,可以通过铺设小阻力扣件和设置钢轨伸缩调节器等措施解决钢轨纵向力过大的问题;当该刚构拱桥位于寒冷、温暖和炎热地区时,分别推荐采用梁端设置调节器方案、边跨铺设小阻力扣件方案和全桥铺设常阻力扣件方案。研究成果可为连续刚构系杆拱桥上无缝线路的设计、重点区域检测监测及养护维修提供借鉴。

地铁连续刚构桥上无砟轨道无缝线路纵向力分析

【目的】为研究地铁连续刚构桥上无砟轨道无缝线路纵向受力与变形规律,对地铁连续刚构桥上无砟轨道无缝线路设计改进、运营养护维修提供理论指导。【方法】根据梁-板-轨相互作用原理,建立地铁连续刚构桥上整体道床式无砟轨道无缝线路空间耦合模型,计算伸缩、挠曲、制动、断轨工况下轨道结构和桥梁纵向力及位移,并对轨道结构静力特性进行对比分析,为地铁连续刚构桥上无缝线路轨道结构设计提供参考。【结果】结果表明:双线列车荷载中点与中部梁端处重合时为列车垂向荷载最不利工况,此时钢轨纵向力与钢轨、桥梁纵向位移均为最大,均出现在中部梁端附近,数值分别为70.3 kN与0.6,0.8 mm;双线制动荷载列车尾部位于两侧梁端时为列车制动荷载最不利工况,此时钢轨纵向力与钢轨、桥梁纵向位移均为最大,数值分别为107.8 kN与1.6,1.7 mm。【结论】伸缩力作用下各个端部桥缝处为薄弱部位,在平时养护中应特别注意梁端部桥缝处轨道结构,防止因伸缩力过大而产生断轨;钢轨发生断轨时,在断缝处纵向力、纵向位移均发生突变,严重影响线路行车安全。

隧道内长大坡道区段刚性接触网短电分相设计方案

刚性接触网锚段关节仅有8~12 m,可大幅缩短关节式电分相长度,为解决丽香铁路3处隧道内长大坡道的电分相设计难题,文章通过借鉴柔性接触网关节式电分相设计方案,重点考虑绝缘锚段关节绝缘间隙、锚段热胀冷缩等因素,修正刚性悬挂锚段关节式电分相中性段和无电区长度,并结合工程实际条件,提出刚性接触网短分相设计方案,将电分相长度缩短至23 m,并通过弓网系统动态仿真验证其弓网动态特性可满足速度160 km/h要求。方案实施后,线路动态检测达速160 km/h,刚性接触网短电分段处无明显燃弧现象,各项动态指标满足标准要求。该方案的成功应用对速度120 km/h以上复杂工况线路的接触网电分相设计有重要借鉴意义。

刚性接触网弓网磨耗机理及应对策略

[目的]刚性接触网具有净空要求低、设备零件少等优点,但也存在着弓网磨耗速度较快、跟随性较差等缺点。在上海轨道交通线网中,架空刚性接触网线路占比逐年提升,受电弓碳滑板及接触线异常磨损情况也有上升趋势。因此需分析刚性接触网弓网磨耗机理,并采取相应的应对策略。[方法]以上海轨道交通刚性接触网线路为例,分析了刚性接触网弓网磨耗机理,并提出了应对策略。[结果及结论]通过改良刚性接触网拉出值布置形式能够改善碳棒局部异常磨损。拉出值范围内的滑动摩擦距离占比平均,可有效改善受电弓碳板局部磨损严重情况。在实际工程中,汇流排跨距应根据线路条件不同进行设置,最大不建议超过10 m。当跨中挠度过大时,应适当增加定位点,以缩短跨距。可通过适当降低列车牵引电流来控制部分锚段接触线磨耗速度过快的情况。

基于Simulink副井罐笼水平振动仿真

以某矿副井提升系统为例,建立罐道-滚轮罐耳-罐笼横向振动模型,推导出关于滚轮罐耳和罐笼的双质量振动方程,以刚性罐道的常见缺陷作为输入源,利用Simulink的仿真模块对模型进行仿真,从而得出在不同激励信号下的水平振动加速度响应曲线,分析了不同罐道缺陷对罐笼运行的平稳性影响程度。

城市轨道交通车速160 km/h刚性接触网施工误差仿真研究

[目的]针对我国城市轨道交通车速160 km/h刚性接触网施工误差对弓网动态性能的影响,基于现场实测数据,结合刚性接触网弓网系统仿真分析,对车速160 km/h受电弓与刚性接触网系统设计出满足条件的技术参数。[方法]首先,对广州地铁三北线进行供电接触网导高(接触线至轨面的垂直距离)参数实测,对导高的概率分布规律进行了分析,认为导高分布与定位点静态高度分布基本一致,均服从正态分布;然后,在考虑导高施工误差的情况下,选取DSA250型受电弓,根据TB/T3271标准建立了弓网动态仿真模型;最后,仿真分析了不同导高施工误差下的弓网动态性能,并设计了满足车速160 km/h的弓网系统技术参数。[结果及结论]刚性悬挂装置导高的施工误差服从正态分布的概率分布模型;导高存在施工误差的接触力标准差是无施工误差的2~3倍,说明导高施工误差对弓网动态耦合性能的影响显著;对刚性悬挂导高的施工误差,锚段关节处6个定位点高度服从均值为接触线标称高度、标准差为2 mm的正态分布,其他定位点高度服从均值为接触线标称高度、标准差为3 mm的正态分布。

链式回转弹仓刚柔耦合动力学建模及特性分析

考虑到装填系统轨道输送链具有链节大、负载大、速度大的特殊性,提出一种基于相对坐标法和板单元离散方式的刚柔耦合动力学建模方法。利用邻接体的相对运动关系推导出运动学方程及体坐标与铰坐标的转化关系,建立广义坐标为独立铰坐标的动力学方程。利用有限元方法,基于板单元理论将链节和弹筒离散化,以链节为例建立单个链节的刚柔耦合动力学方程,随后通过刚-柔运动约束形式,利用增广方程形式,建立轨道输送链系统的刚柔耦合动力学方程。基于此方法,建立某弹仓(闭式轨道输送链)轨道输送链和弹筒的刚柔耦合动力学方程,并在不同工况下将基于板单元离散的数值仿真与实验结果进行对比。基于建立的刚柔耦合动力学模型,分析弹仓传动构件支撑刚度、轨道间隙等因素对弹仓系统的影响。研究结果表明:数值仿真结果与实验结果的趋势基本一致;支撑刚度对系统动态响应的影响程度取决于动力系统的结构形式和受力形式;轨道间隙的变化对系统的动态特性具有较大的影响,在工程应用中需要合理控制间隙;上下轨道错位对弹仓动态特性影响较大,需要合理控制加工装配精度。

城市轨道交通车载弓网监测系统软件方案研究

接触网是城市轨道交通基础设施的重要组成部分,良好的弓网关系是城市轨道交通列车安全有序运营的必要条件。文章针对刚性悬挂接触网和城市轨道交通车辆的技术特点,研发出一款适用于城市轨道交通移动装备运营场景的车载弓网监测系统软件。该软件可以实现对接触网参数进行多源数据采集、存储和定位,并能够进行故障实时识别、诊断和报警,还可对线路弓网关系的各项指标进行全面分析和评估,可为线路供电管理部门现场养护维修提供数据支撑。将该系统软件结合车载弓网监测硬件系统,搭载于某型城市轨道交通试验列车,并在国家环行铁道试验基地城市轨道交通试验线上开展软件动态调试和验证,结果显示软件的各项功能参数均满足城市轨道交通弓网监测的需求。

城市轨道交通刚性接触网工况改善线夹研制

[目的]汇流排是城市轨道交通刚性接触网的重要组成部分,是保证城市轨道交通电力可靠传输的前提。在接触网日常运维中发现,存在汇流排接触线脱槽和中间接头下坠等异常工况。通过研制刚性接触网工况改善线夹以解决汇流排工况异常问题。[方法]分析了汇流排常见异常工况;介绍了刚性接触网工况改善线夹设计理念;通过Solidworks软件建立了刚性接触网工况改善线夹模型,分析了其性能,并通过样品现场安装测试验证了其应用的可行性。[结果及结论]刚性接触网工况改善线夹能够有效解决汇流排工况异常问题。该线夹设计结构完善,能够有效地为汇流排提供足够的夹紧力,能够维持汇流排的导高;采用可拆卸模块,可根据故障点需求灵活选择安装模块,且可循环使用;方便携带和使用,且可快速安装和拆卸。

导槽导轨接触连接与刚性连接的横梁应力对比研究

以跨越铁路防护装备的横梁为研究对象,确定了8种横梁的有限元计算工况,并计算了防护装备在各工况下受到的载荷。横梁的非线性接触分析会消耗大量的计算资源,为探究提高有限元计算效率的方法,分别在横梁导槽和导轨之间建立接触连接和刚性连接,对2种连接方式下的横梁进行有限元计算。对比计算结果得出:2种连接方式的横梁最大应力差异较小,整体应力分布情况大致相同;2种连接方式在导槽和导轨处的最大应力值以及应力分布情况差异较大;若横梁最大应力未出现在导槽和导轨处,采用刚性连接模拟导槽和导轨的接触可提高计算效率,否则需要在导槽和导轨之间建立非线性接触以保证计算精度。

通过调整刚性接触网正弦波拉出值改善运营线路中弓网异常磨耗的应用实践

[目的]我国早期设计的城市轨道交通线路的刚性接触网以正弦波布置方式为主,运营中普遍存在弓网异常磨耗情况。已运营线路受正线轨行区施工条件限制,无法进行大范围施工改造,致使此问题长期得不到解决,需要研究其优化调整措施。[方法]通过计算正弦波拉出值布置方式下受电弓表面各计算段工作时与接触网的滑动摩擦距离,并对各计算段的滑动摩擦距离占比进行了统计分析,找出致使受电弓异常磨耗的3个原因。结合运营线路定位点的布置情况,调整拉出值数据,依次对这3个原因提出了优化措施。对比了优化前后的正弦波拉出值,并对优化调整措施的效果进行分析。[结果及结论]与原有正弦波布置方式的拉出值相比,优化后布置方式的拉出值中,受电弓磨耗最大倍数由6.23倍下降至1.47倍,受电弓磨耗平均值倍数由3.52倍下降至1.08倍。在西安地铁2号线部分区段实施了该优化措施后,2年内弓网无明显异常磨耗,受流质量良好。

路基不均匀沉降对高速车辆-道岔系统动力特性的影响

为了研究路基不均匀沉降对高速列车过岔时轮轨动力响应的影响,结合多体动力学和有限元法,考虑道岔多钢轨的相互作用及柔性变形,建立高速列车-道岔刚柔耦合动力学模型,分析路基不均匀沉降位置、沉降波长、沉降幅值、行车速度等因素对高速列车过岔安全性和平稳性的影响。结果表明:高速道岔区发生路基不均匀沉降会导致轮轨力和车体加速度增加,降低车辆过岔的安全性和平稳性,当路基不均匀沉降最大值位于尖轨顶宽15 mm断面时,对车辆过岔的动力学行为影响最大,轮载过渡段的长度较无路基不均匀沉降条件下延长25.64%;各项动力学指标随路基不均匀沉降波长增大而减小,随沉降幅值增大而增大;相比于区间线路,当道岔区发生路基不均匀沉降时,行车速度的变化对动力学响应的影响更大,尤其是轮轨横向力和车体横向振动加速度。

高速铁路刚性悬挂接触网施工技术研究

论述了刚性悬挂接触网的特点与优势,尤其是在隧道及恶劣环境下的应用。同时,详细梳理了刚性悬挂接触网的施工流程,包括支柱与吊柱的安装、拉线安装、附加悬挂架设及腰臂安装、承力索与接触线架设,以及汇流排的安装调整等关键环节,强调良好的施工质量和技术创新对于提升高速铁路运输安全性及效率的重要性。

结构优化在轨道车辆密封板设计中的应用研究

基于对HyperWorks软件中的Opistruct平台的研究,将拓扑优化和尺寸优化方法引入到前期的结构设计中,结合车辆运行中的气动载荷数据,为某型号轨道车辆的密封板提出了优化改进方案,从而提高密封板的使用寿命。优化结果表明,在该车型轨道车辆密封板的总质量不增加的前提下,刚度和固有频率均得到了较大的提高,从而有效避开了气动载荷的频率范围,为列车产品的结构设计提供了完善的设计思路。

基于运营磨耗数据的刚性接触网线岔参数研究

架空刚性接触网因其载流量大、结构简单、可靠性高、建设及运维费用低等特点,已成为城市轨道交通地下段牵引网首选类型。但从已运营的线路来看,较多线路存在较为严重的弓网异常磨耗,而行业内关于刚性线岔处异常磨耗的分析与处理方式记载较少。本文以运营实测数据为基础,结合理论数据分析和现场试验,总结刚性线岔异常磨耗的发生与受电弓磨损面之间的对应关系,通过优化刚性线岔参数避免线岔处的弓网冲击,从而降低异常磨耗的发展。本文可为城市轨道交通刚性线岔参数设置提供依据,同时对刚性线岔的后续设计方向给出了建议。

重载铁路单线32 m钢-混组合梁静动力性能研究

为促进“自重轻、施工快速便捷、经济性良好”的中小跨径钢-混组合梁在重载铁路领域的合理使用,针对单线32 m钢-混组合梁,采用通用有限元的方法开展静力性能研究,采用刚柔耦合的多体动力学方法进行车-轨-桥耦合动力性能研究。静动力性能分析显示,(1)单线重载铁路(30 t轴重)32 m钢-混组合梁可采用工字钢主梁高2.6 m、桥面板厚20 cm(横向支点40 cm)双工字钢组合截面型式;(2)双工字钢钢-混组合梁抗扭刚度较弱,在计算横向变形时应考虑截面畸变变形影响;(3)横隔梁布置间距宜根据施工阶段结构稳定性确定,不宜过小;(4)在列车速度<80 km/h、轴重<40 t时,车桥动力响应均在规范允许范围内。综合研究表明,在重载铁路领域使用中小跨径的钢-混组合梁具有可行性,研究结果可供类似工程参考。

刚性接触网可断开装置的优化方案研究

为实现刚性悬挂汇流排在人防门关闭时快速分断,结合既有工程中汇流排断开的处理方式,提出刚性接触网可断开装置的优化方案,为后续工程设计方案的选择及实施提供借鉴。

解析铁道行业标准《电气化铁路刚性悬挂接触网汇流排及零部件》

为便于电气化铁路接触网专业人员准确理解和使用TB/T 3252—2022《电气化铁路刚性悬挂接触网汇流排及零部件》,介绍TB/T 3252—2022的修订背景、修订原则和主要修订内容,解析TB/T 3252—2022中增加的汇流排及零部件技术指标和相关检验项目等。TB/T 3252—2022的发布,为提高我国电气化铁路接触网用汇流排质量技术水平提供了必要的规范性文件。

深圳轨道交通3号线跨龙岗河桥梁方案比选

分析周边环境、地面交通、防洪排涝、线路等建设条件,基于功能完善、景观优美、施工便利、造价经济的基本原则,针对深圳市轨道交通3号四期工程上跨龙岗河桥梁开展V型刚构桥、连续梁拱桥、双塔斜拉桥及独塔斜拉桥等多种方案进行比较。综合比选,推荐采用V型刚构桥方案。

ADI辐条车轮的轮轨接触行为特性计算分析

针对等温淬火球墨铸铁辐条车轮,分别采用理论计算与有限元非线性接触仿真分析的方法,以LM车轮踏面和CHN钢轨为例,对比计算了该车轮与传统直辐板辗钢车轮的法向接触刚度,并采用非线性接触仿真对两种车轮的接触应力与压力、接触斑尺寸进行了对比分析。理论计算和仿真分析结果均表明,ADI辐条车轮的接触斑尺寸大于直辐板辗钢车轮,接触斑内最大压力小于直辐板辗钢车轮,有利于缓解轮轨接触斑处的应力集中,从而降低接触区域疲劳裂纹萌生的概率。同时,ADI辐条车轮轮轨法向接触刚度比直辐板碾钢车轮更低,能够减小轮轨耦合作用力,对降低轮轨振动噪声有一定效果。研究表明新型ADI辐条车轮在轮轨接触特性、减振降噪等方面优于传统碾钢车轮,为新型车轮的开发提供一定的参考。