高速铁路SKL15扣件弹条断裂原因分析

为了分析高速铁路运营线路扣件弹条断裂原因,以SKL15型弹条为研究对象,采用现场测试与仿真分析相结合的方法进行研究。首先,现场调查线路的波磨情况与弹条的振动响应特性;其次,建立扣件系统有限元模型,分析弹条在自由状态和安装状态下的模态特征,并进行基于模态叠加法的谐响应分析,通过对比现场测试结果和仿真结果,证明模型的可靠性;最后,结合测试结果和线路运营情况,分析造成弹条断裂的原因并提出整治措施。结果表明:造成弹条断裂的主要原因是列车以120 km/h的时速通过显著波长为50~60 mm的波磨区段时所激发的载荷频率与安装状态下的弹条模态频率(550~650 Hz)十分接近,从而引起弹条强烈的共振作用,导致弹条跟端应力显著增大,最终引发疲劳损伤。针对这一原因,提出了如钢轨打磨、列车调速、弹条结构优化等一系列解决方法。

高速铁路钢轨波磨高发区段弹条断裂机理研究

我国高速铁路钢轨在长期应用中出现了大量波浪形磨耗(简称钢轨波磨),且在钢轨波磨高发区段伴随着大量扣件弹条的断裂问题,具有重大安全隐患。为探究我国高速铁路扣件弹条在钢轨波磨高发区段的断裂机理,首先现场调研掌握了广深高铁波磨区段的弹条断裂情况,并构建了波磨高发区段的轮对-钢轨-扣件系统有限元模型;然后从共振特性角度,对比分析了波磨诱导的轮轨系统振动与扣件弹条的固有振动特性;进而从疲劳特性角度,基于线性累积损伤理论分析了扣件弹条的疲劳寿命;最后,从波磨特性与弹条扣压的角度,提出了相应的高速铁路钢轨波磨区段扣件弹条断裂的控制方法。研究结果表明:在钢轨波磨高发区段轮轨激励频率与安装状态下弹条的固有频率相近,由此产生的共振现象可能是导致弹条断裂的主要成因;轮轨激励造成的剧烈振动使弹条疲劳寿命急剧降低,计算寿命为39.5万次,明显低于设计寿命500万次的要求;通过控制钢轨波磨深度,保证弹条正常扣压的方法,均可以有效保证扣件弹条使用寿命。

地铁轨道弹条断裂原因分析及防治措施研究

针对某地铁地下线DT-Ⅲ型扣件系统“E”型常阻力弹条过早断裂情况,统计了现场弹条断裂规律,分析了弹条在实际安装工况下的受力和振动特性,讨论了不同安装情况对弹条断裂的影响。研究结果表明:引起弹条过早断裂的主要原因为钢轨轨面短波波磨,短波波磨区段轮轨相互作用产生的振动荷载在峰值频率范围内具有极高能量,当荷载振动加速度频率与弹条组装状态下的固有频率接近将会引起弹条的共振,对弹条输入较大能量导致断裂,弹条的不规范安装也是引起弹条断裂的重要原因。最后基于弹条断裂原因出具了可操作性防治措施,提出延缓曲线波磨滋生、构建设备全方位维护方法,从而达到有效控制弹条断裂,保障运营安全的目的。

e型扣件弹条断裂原因频谱分析

基于扣件实际尺寸,建立e型扣件精细化模型,采用非线性接触和约束处理扣件各部件间的相互作用关系,并引入时频域响应关系分析方法,对弹条在自然状态和服役状态下的模态振型、谐响应特性进行分析,从时频域角度揭示弹条断裂的根本原因,并与现场测试结果进行对比.研究表明,弹条自然状态下的前两阶频率(808~812 Hz、869 Hz)和服役状态下的前两阶频率(410~420 Hz、530 Hz)与测试段波磨通过频率一致引发共振,是导致弹条折断的主要外因;为减少或避免弹条折断,可采取改变列车运营速度的方法,经计算,建议行车速度小于80km·h^(-1).

Ⅲ型弹条断裂原因分析

针对一地铁线DT-Ⅲ型扣件弹条断裂情况进行统计和分析,发现弹条断裂主要集中在曲线地段钢轨波磨处。利用有限元方法建立数值模型,分析了弹条安装状态下的模态特征,对弹条在实际工作状态下的振动特性进行了测试分析,并与现场动力学试验结果进行了对比。研究结果表明,当轮轨力激励频率与弹条固有频率接近或一致时,将会引起弹条的共振效应,从而导致弹条断裂。

城市轨道交通运营线路弹条断裂原因浅析及应对措施研究

随着现代经济高速发展,乘坐城市轨道交通已成为人们通勤出行最主要的交通方式。尤其针对人流密集的一、二线城市主要交通运营线路,每天承载着巨大的交通客运流量,随之而来的是高负荷运载导致地铁钢轨减震扣件疲劳破坏。其中,弹条最为扣件系统中最易发生疲劳破坏的构件,其使用情况及工作状态对城市轨道交通安全运营将产生的最直接的影响。本文通过对DTⅥ2型扣件进行断裂原因分析,并针其断裂失效机理提出切实可行的应对措施。

地铁DTⅥ2扣件弹条力学特性及断裂研究

为分析DTⅥ2扣件弹条的力学性能,基于大型计算程序ABAQUS,建立扣件弹条有限元模型,并验证模型可靠性。研究结果表明:弹条应力产生的最大区域为弹条小圆弧内侧及跟端下侧与铁垫板接触部分,此区域易产生较大塑性变形、萌生裂纹并不断发展,在安装和养护维修过程中应加以关注;安装状态、摩擦因数和温度对扣压力影响相对较小,弹程对扣件弹条扣压力和最大等效应力影响较大;弹条特征部位的最大等效应力和垂向加速度在782~934,1 160~1 270和1 620~1 700 Hz频率范围出现3个明显的峰值,表明在这些频率下弹条易突然发生断裂。

地铁用DI弹条配重质量减振效果试验研究

地铁扣件弹条每天承受数十万次轮轨作用导致的冲击,在往复荷载作用下容易导致弹条的疲劳失效断裂,从而导致扣件失去对钢轨的约束作用。针对地铁用DI弹条,通过在弹条上施加一定质量配重,降低弹条振动,并设计了锤击试验方案,分别测试了0、100、200、300、400、500、600g配重下弹条的传递函数,同时设计了扣件落锤试验,考察弹条在相同幅值激励作用下垂向振动响应情况。结果表明,200~300g配重对弹条振动抑制效果明显,同时也便于设计和安装。即对弹条施加合适质量的配重,可有效降低弹条振动幅值。该工作可为地铁弹条断裂失效的治理提供一定思路。

地铁钢轨波磨引起的扣件病害分析与治理

地铁钢轨波磨引起轮轨关系恶化,导致扣件系统损伤,缩短车辆构架和钢轨使用寿命,危及运营安全。针对钢轨波磨引发的扣件弹条断裂问题,选取半径650 m曲线段进行测试。结果表明:该曲线段钢轨存在63 mm典型波长波磨,导致外部能量输入增大,弹条的振动能量及振动幅值过大;弹条与铁垫板在外部激励下接触挤压,长期高能量振动导致弹条损伤并滋生疲劳裂纹,最终导致弹条与铁垫板接触点应力集中以致脆性断裂。根据弹条断裂原因制定了合理的整治措施,并给出了钢轨波磨治理建议。

高速铁路轮轨关系典型案例研究

针对高速铁路运营过程中出现的高速道岔直尖轨裂纹、弹条断裂、动车组构架横向加速度报警等典型案例进行研究,分析案例产生的原因,介绍采取的相应对策,阐明研究高速铁路轮轨关系的重要性。研究得出:应通过采取加强钢轨状态检查、加强钢轨养护以保持钢轨良好廓形;大力推广应用钢轨打磨新廓形;积极推广使用60N钢轨等措施改善高速铁路轮轨关系。该研究对进一步加强我国高速铁路轮轨关系维护、确保轮轨关系匹配良好,具有指导意义。