基于扣件弹条固有频率的扣压力检测与试验验证

[目的]扣件弹条的扣压力不足,会诱发周围扣件松脱,加剧轮轨之间的动力响应,影响轨道部件的使用寿命。相对于弹条缺失和断裂,弹条松脱较难通过常规的工人巡检发现,需要研究扣件弹条扣压力的检测方法。[方法]以高速铁路的WJ-7型扣件弹条为例,建立了扣件系统的精细化模型,分析了扣件弹条在不同扣压力状态下的模态特征,得到扣件弹条扣压力与固有频率的对应关系,进而提出通过测试弹条模态频率来推算扣压力的快速无损检测方法。选取我国某国家重点实验室轨道试验基地的高铁线路作为试验现场,对该检测方法进行试验验证。[结果及结论]不同扣压力状态下,弹条第1阶模态振型特征均表现为弹条两侧肢产生垂向振动和扭转;弹条第1阶固有频率仿真值与实测值差值比例绝对值的最大值为3.24%,可以认为该试验方法具有有效性。

高速铁路无砟轨道扣件弹条失效标准探究

高速铁路运行中,由于轨道不平顺、弹条强度、扣件螺栓预紧力等因素作用,经常出现扣件弹条断裂问题,为掌握扣件弹条损伤原因,文章以高速铁路无砟轨道扣件弹条失效标准为研究目标,在分析弹条扣压力的过程中,以钢轨阻力、钢轨倾翻量为参考,对不同条件下的扣压极限数据进行计算,将弹条直径与弹程作为判定依据,在试验检测中确认扣件弹条的失效标准,为我国铁路系统扣件养护维修提供参照。

轮轨滑动对高速铁路扣件弹条振动特性的影响

针对高速铁路纵坡区段ω型扣件弹条的失效现象,采用复特征值法研究了轮轨滑动工况下车轮-钢轨-扣件系统有限元模型的稳定性。通过对比系统摩擦自激振动模态和扣件弹条结构模态,分析了弹条共振现象的发生。通过重新编译钢轨有限元模型节点坐标,模拟了高速铁路钢轨波磨的真实廓形,分析了钢轨波磨激励的强迫振动对弹条共振的影响。研究结果表明,当高速列车在纵坡区段牵引或制动时,轮轨间纵向蠕滑力易趋于饱和,可引起约603 Hz不稳定振动的发生。该振动不仅可以激发扣件弹条第3阶模态,还可导致钢轨波磨。当列车以300 km/h速度运行时,波磨激励的强迫振动也可导致弹条共振。轨下垫板静刚度、扣件预紧力对轮轨滑动引起的603 Hz不稳定振动发生趋势的影响较小。

铁路扣件弹条用60Si2Mn弹簧钢力学性能试验研究

弹条是扣件系统最重要的零部件之一,通过弹条自身的弯曲和扭转变形产生扣压力作用在钢轨上,有效地保证钢轨和轨下基础结构之间的可靠连接。60Si2Mn热轧弹簧钢是我国生产扣件弹条的最主要的材料,但目前尚无该材料的疲劳极限及疲劳性能曲线等关键参数。针对当前铁路扣件弹条常用的60Si2Mn弹簧钢进行基本力学性能和疲劳性能试验,采用弹条生产工艺热处理的60Si2Mn弹簧钢标准试件,根据GB/T 228.1―2010中的金属材料拉伸试验方法进行单轴静力拉伸试验得到基本静力性能,其弹性模量约为201 GPa,屈服强度约为1 293 MPa,断裂强度约为1 430 MPa。采用成组试验法对试件进行应力比R=-1下4级试验应力水平的疲劳试验,并采用升降法对试件进行应力比为R=-1条件下5级试验应力水平的疲劳试验,得到不同应力水平下的疲劳寿命和指定寿命为107循环下的疲劳极限,60Si2Mn弹簧钢的中值疲劳极限为740 MPa。根据对数疲劳寿命符合正态分布的假设,通过最小二乘法分别对不同可靠度下的疲劳极限数据进行拟合,得到60Si2Mn弹簧钢的疲劳寿命和安全寿命曲线,其60Si2Mn弹簧钢的中值寿命曲线为(lg N)_(50)=9.334 4-2.142 4lg(S_(max)-740),可靠度为99%的安全寿命曲线为(lg N)_(99)=8.740 0-2.056 5lg(S_(max)-697)。本文采用的S-N曲线描述方法可以覆盖60Si2Mn弹簧钢的中、长寿命区,能更准确地反映弹条真实力学性能,为弹条疲劳损伤断裂机理及寿命预估提供更为可靠的试验数据。

铁路钢轨扣件e形弹条动态性能研究及结构改进

以铁路钢轨扣件e形弹条为研究对象,运用有限元仿真和锤击试验方法对组装状态下弹条动态性能进行研究,随后对弹条进行结构及材料优化形成空心阻尼弹条。通过对原弹条进行强度应力和动态特性分析,弹条组装工作状态下模态试验与模态仿真前3阶固有频率误差分别为2.2%、1.8%、4.9%,仿真模型的有效性得到验证;改进后的空心阻尼弹条对影响弹条共振疲劳损伤的第三阶固有频率从原来DI弹条的747 Hz提高到940 Hz,固有频率提高25.8%,且避开地铁钢轨波磨段750 Hz左右的激励频率;同时对应的阻尼弹条其阻尼损耗因子相对原弹条提高92%,大大地降低弹条共振峰值响应,能够有效地提高弹条疲劳寿命。

基于激光三维扫描的地铁弹条扣件检测系统研究与应用

针对地铁弹条扣件检修工作量大、效率低的缺点,设计了一套基于激光三维扫描技术的地铁弹条扣件检测系统,通过获取弹条扣件三维点云,转换成高度图之后,利用数字图像技术,分析弹条扣件各部件特征,完成扣件系统零部件缺失检测。通过历史数据比对完成弹条扣件松动检测,并结合点云数据实现异物检测。

基于声发射的扣件弹条损伤检测方法研究

扣件系统作为轨道结构关键组成部分,其服役状态严重影响轨道交通线路运营安全。为实现扣件系统服役状态劣化预警,针对传统巡检方法难以发现的弹条微小裂纹扩展而带来的安全隐患,声发射无损检测方法具有可长时间在线监测、精度高等优点,本文基于声发射无损检测方法对弹条进行检测,由于B型弹条损伤声发射特征未知,采用波形分析方法对B型弹条声发射有限元仿真计算结果进行分析,并进行B型弹条静载压缩试验。

弹条Ⅶ扣件特殊调整措施

针对基础病害导致无砟轨道几何形位偏差远超过当前扣件调整能力的问题,对客货共线线路60 kg/m钢轨用弹条Ⅶ型扣件提出了增加钢轨高低位置、左右位置调整量的技术措施。在既有弹条Ⅶ型扣件基础上,通过增设铁挡肩、增设缓冲垫板、重新设计轨距挡板、重新设计轨距挡板下调高垫板、增加T形螺栓规格,可实现钢轨调高量0~+81 mm;通过增加绝缘轨距块规格、重新设计轨距挡板、更换弹条Ⅸ型扣件的W8型弹条,可实现单股钢轨左右位置调整量±10 mm。对扣件的组装静刚度、组装扣压力、钢轨纵向阻力、组装疲劳性能进行了测试试验,结果表明,各项性能均满足技术及线路运营要求。

春融季节对地铁直流单轨条50Hz相敏轨道电路的影响分析

地铁直流单轨条50Hz相敏轨道电路的主要作用是检查列车占用及出清,该轨道电路与地铁工务本门共用钢轨,与牵引供电系统有牵引回流的关联。其中,地铁线路主要采用1500V直流牵引,轨道电路既是牵引回流的路径,也是信号电路的传输媒介。与此同时,春季受到温度升高、冰雪融化的影响尤为明显。文章基于该轨道电路与其他设备的关联性,重点对春融季节红光带问题进行分析并提出应对策略。

基于车轨耦合和扣件精细模型的弹条疲劳分析

针对扣件弹条的疲劳断裂问题,利用数值仿真手段对弹条疲劳寿命进行分析。首先,建立车辆-轨道耦合动力分析模型,通过仿真得到轨底垂向位移时程曲线;然后,建立扣件精细分析模型,将轨底垂向位移时程曲线作为输入荷载,计算得到扣件弹条的应力和应变时程曲线;最后,结合疲劳分析方法和累积损伤理论,对弹条的疲劳寿命进行分析。研究结果表明:弹条小圆弧处疲劳寿命最低,最易发生损坏,与现场调查结果一致;弹条疲劳寿命与安装弹程密切相关,随着弹条安装弹程的增大,弹条疲劳寿命急剧降低;为了延长扣件使用寿命,线路运营中应避免弹条的安装弹程过高。

地铁弹条Ⅲ型扣件铁垫板端部圆角优化分析

基于非线性接触理论,建立了地铁弹条Ⅲ型扣件系统有限元模型。计算了弹条扣压力与弹程之间的关系,分析了Ⅲ型弹条插入铁垫板插孔不同长度下的弹条应力,研究了铁垫板端部插孔圆角半径对扣压力和应力的影响,基于数值结果,优化了铁垫板端部插孔圆角半径。结果表明:弹条插入铁垫板插孔的长度对弹条与铁垫板插孔间的接触状态影响明显;弹条应力集中区域出现在与铁垫板端部接触的弹条后端圆弧内侧表面;将铁垫板圆角半径改为8 mm,可以明显减小该区域的应力值。

钢轨横移和轨下胶垫刚度对扣件弹条应力的影响

选用福斯罗扣件弹条为研究对象,基于非线性接触理论,建立扣件系统有限元模型,确定弹条在安装状态下的危险区域,研究钢轨横移和轨下胶垫刚度对弹条危险区域的影响,并与现场弹条破坏位置对比。结果表明:弹条在安装完成后,弹条危险区域出现在弹条后端圆弧内侧的表层,弯曲和扭转起主要作用;随着钢轨横向位移和轨下胶垫刚度的变化,两侧扣件弹条最大等效应力和扣压力均发生明显变化。

高速铁路扣件弹条伤损研究及结构优化分析

为了研究高速铁路扣件弹条伤损的原因,以高速铁路ω型扣件SKL弹条为研究对象,进行SKL弹条的传递函数特性、钢轨波磨激励频率及不同螺栓扭矩下弹条模态频率分析,经试验及仿真分析发现:高速铁路轮轨作用下的激励频段和SKL弹条安装条件下的频率响应峰值吻合,可认为弹条在此频段可能发生共振并导致伤损。在扣件弹条伤损机理研究结果的基础上,同时对SKL弹条进行结构参数优化,并对优化前后的SKL新旧弹条进行落锤冲击试验,试验结果表明:SKL弹条峰值频率由原来的542 Hz、619 Hz分别跳跃到654 Hz、879 Hz。同时,优化后弹条的总振动级由125.7 dB降到107.9 dB,振动级下降17.8 dB。

地铁PR型扣件弹条伤损分析

基于国内某地铁线路运营期间发生PR弹条异常伤损情况,对应用线路进行轨道结构实况调查及扣件弹条伤损统计,总结了现场扣件施工过程中的质量缺陷。通过弹条伤损区间钢轨动态位移的测试及钢轨波磨的检测和分析,得到轨道系统动态位移和轮轨作用的激励频约为722 Hz。对比弹条在安装状态下的模态和受力分析结果,组装弹条存在某阶730 Hz模态频率与轮轨作用的激励频率接近,认为轨道不平顺以及轮轨激励频率与弹条振动模态重合产生的共振是引起弹条受损加速,是异常伤损的主要因素,最后提出合理的解决方案和建议,为地铁工务部门的线路维保提供理论及方法参考。

弹条Ⅲ型扣件性能测试与分析

以实验室数据为依据 ,研究弹条Ⅲ型扣件的性能及扣件节点的特性 ,并分析诸多影响扣件正常使用的因素 ,同时 ,为检算轨道受力及稳定提供重要参数。

橡皮条搭扣固定法在胸腔闭式引流术后的应用效果观察

目的探讨橡皮条搭扣固定法在胸腔闭式引流术中的应用效果。方法将2007年6月-2009年4月本院呼吸科收治的89例需要实施胸腔闭式引流术患者随机分为观察组46例与对照组43例,观察组在胸腔闭式引流术后引流管给予橡皮条搭扣固定法,对照组在胸腔闭式引流术后引流管给予传统缝合固定法。比较两组患者固定期间置管部位疼痛程度及引流管固定的效果。结果固定期间,观察组置管部位疼痛程度明显轻于对照组,引流管滑脱与移位发生率低于对照组,两组比较,差异具有统计学意义(均P<0.01)。结论橡皮条搭扣固定法用于胸腔闭式引流术后固定胸腔引流管,能克服传统缝合法的弊端,减轻患者伤口疼痛程度及降低脱管率,而且操作简单、方便、固定牢靠,值得临床推广应用。

中频加热温度闭环控制技术在高速铁路扣件弹条制造中的应用

针对高速铁路扣件弹条棒料中频加热温度控制进行研究,收集了大量的现场控制参数与温度数据,提出了弹条棒料加热温度闭环控制的设想,设计制作了棒料加热闭环控制装置。该系统自动采集各种规格棒料温度,确定合适的算法,根据实时值与设定值的重合度和变化趋势自动调整中频加热设备功率及棒料送料速度,从而实现棒料加热温度均匀稳定。在生产线上一年多的应用表明,该系统运行稳定,不仅使棒料加热更加均匀,温度波动范围更小,而且减少了废品,降低了能耗。

高速铁路弹条扣件失效研究进展

随着高速铁路线路的弹条损坏问题日益突出,对弹条扣件失效破坏原因的研究十分必要。本文将国内众多相关研究文献按照弹条的设计工艺、安装施工、静力计算、动力计算等进行分类,通过对不同材质和型号的弹条进行宏观、微观、静态行为、动态行为分析,对比不同工况下其应力分布及动力响应,并阐述了弹条失效原因。最后,总结了当前弹条安装施工技术存在的问题和失效研究工作的不足,为日后弹条扣件的安装维护和设计研究提供参考。