浮置板与整体道床轨道车轨振动特性对比分析

基于车-轨耦合动力学理论,对钢弹簧浮置板轨道和整体道床轨道进行耦合动力学分析。对比地铁车辆在两种轨道上运行时的车体加速度、轮轨相互作用力、钢轨加速度以及轨道板(道床板)振动加速度等指标,对浮置板轨道的应用具有理论指导意义。对比从时域和频域分别进行,结果表明,将整体道床轨道替换为浮置板轨道后,车体垂向加速度、轮轨动作用力受到的影响很小,时域幅值略微有减小趋势;钢轨加速度和轨道板(道床板)表面加速度有明显增大趋势,所以浮置板轨道在减小板下振动的同时势必会引起轨道结构振动噪声增大以及疲劳伤损加快等弊端,应加以研究控制。

轨道整体刚度对车辆和轨道动力性能的影响

以车辆-轨道耦合动力学理论为基础,结合移动式线路动态加载试验车在京广高铁线路测试的试验数据,利用有限元软件ANSYS和多体动力学软件SIMPACK建立联合仿真模型,分析运行速度为200,250,300,350 km/h时,不同轨道整体刚度下车辆和轨道的动力性能。计算结果表明:车辆运行速度为300 km/h时,轨道整体刚度宜控制在75~100 k N/mm;车辆运行速度为250或200 km/h时,轨道整体刚度宜控制在65~100 k N/mm。研究结果可为高速铁路线路的养护维修更加合理的轨道刚度设计提供依据。

高速磁浮整体式预应力轨道梁温度场与变形分析

轨道梁日照作用与列车荷载下的热力耦合变形是高速磁浮轨道梁设计时需要考虑的重要因素之一。根据传热学理论,结合青岛地区夏季气象数据与日照辐射半经验公式给出日照辐射分布场,基于ABAQUS建立青岛高速磁浮试验线整体式预应力混凝土轨道梁三维有限元瞬态分析模型,研究变截面轨道梁纵向温度分布规律、竖向与横向最大温差时刻温度梯度分布,并以指数函数为基础拟合得到温度梯度曲线,给出在三维梁模型中的温度分布场。利用顺序热力耦合方法开展热力耦合作用对轨道梁变形影响的数值仿真研究。热力耦合仿真结果表明,轨道梁最大竖向温度梯度出现在下午14:00,同时刻热力耦合工况下轨道梁跨中挠度最小,最小值为3.150 mm。凌晨01:00时刻,轨道梁跨中挠度最大,最大值为3.336 mm。横向位移极值分别出现在上午11:00和下午15:00,位移极值分别为1.237 mm和1.515 mm。预应力筋对轨道梁跨中竖向挠度影响显著,预应力水平为1302 MPa的轨道梁跨中挠度比无预应力的轨道梁要少23.96%;预应力筋对轨道梁横向变形影响不明显,预应力水平为1302 MPa的轨道梁横向变形与无预应力的轨道梁仅相差0.2%。

公铁两用大跨度钢桁斜拉桥面铺设整体道床轨道施工技术研究

根据重庆轨道交通6号线设计的公铁两用大跨度钢桁斜拉桥的实际情况,在东水门大桥和千厮门大桥施工,通过线性监测控制和调整,有限元模拟分析,二横载计算、对比等有针对性的研究,消除了二期恒载作用下桥体结构变形挠度,成功铺设完成整体道床,保证了整体道床轨道的稳定性,满足了运行要求。研究结果表明,经过必要的研究,有效突破了城市轨道交通公铁两用大跨度钢桁斜拉桥面铺设整体道床的轨道施工技术,完整地总结了成套施工技术流程,为逐步发展的城市轨道交通积累了先进的技术经验,探索完成了国内城市轨道交通工程方面的一项新施工技术。

南山26米射电望远镜轨道高差测量及其对指向精度的影响

轮轨式天线的轨道作为承载整个天线重量的基础,其精度直接影响天线在方位方向运转的平稳性,引起天线轴系偏差从而影响天线的指向精度。介绍改造后的乌鲁木齐南山26 m射电望远镜(Nanshan Radio Telescope, NSRT)轨道结构以及轨道高差测量,并建立天线在不同方位、俯仰角下轨道高差引起天线指向偏差的数学模型。利用"十字扫描"法实测多颗标准源在相应位置的指向数据,并通过高斯拟合得到指向偏差。通过分析可知,轨道高差引起的指向偏差经过修正可以提高天线的指向精度。

扣件失效对地铁整体道床动力性能的影响

为研究扣件失效对地铁整体道床轨道及车体振动性能的影响,基于结构动力学理论建立地铁列车-整体道床(隧道衬砌)耦合分析模型,采用弹簧阻尼模拟土体,采用模态分析和Newmark法求解动力响应,研究列车速度、扣件失效数量和轨道不平顺对地铁车轨振动的影响。研究结果表明:扣件失效会加剧系统振动响应,对车体加速度影响较显著,但对钢轨位移和轮轨接触力的影响相对较小;列车速度对钢轨位移和邻近扣件反力的影响较小,对车体加速度和衬砌加速度影响显著;随着失效扣件数量增加,车体竖向加速度等系统动力响应增幅明显;在考虑轨道不平顺的情况下,扣件失效会加大钢轨加速度和衬砌加速度的振级,而车体竖向加速度可作为确定失效扣件位置的敏感指标;扣件失效会增大邻近扣件的受力,造成二次失效,影响乘客舒适性和周围环境振动,需要及时检修,保障地铁正常运行。

大跨度钢桁梁斜拉桥无砟轨道桥面竖向静力刚度特性

为了解大跨度钢桁梁斜拉桥无砟轨道桥面竖向静力刚度特性,以某铺设双块式无砟轨道的大跨度钢桁梁斜拉桥为研究对象,建立钢桁梁无砟轨道桥面局部精细化模型,分析不同道床板布置情况下轨道整体刚度在桁架节间内的变化规律,对比钢桁梁斜拉桥、普通线路及混凝土简支桥上无砟轨道桥面的轨道整体刚度差异。结果表明:钢桁梁斜拉桥正交异性板桥面的自身刚度变化对轨道整体刚度均匀性有一定的影响,道床板接缝对轨道整体刚度均匀性有较大的影响。

地铁线路轨道中高频动态特性研究

地铁线路轨道中高频动态特性对轮轨振动噪声和钢轨短波长波磨的产生有重要作用。建立地铁整体道床轨道的三维实体有限元模型,结合现场力锤敲击法测试结果,计算分析地铁轨道的中高频动态特性,分析扣件刚度、轮对载荷对轨道中高频动态特性的影响。研究结果表明:普通扣件(垂向静态刚度约40 k N/mm)-整体轨道结构在150 Hz以下低频模态表现为轨道板和钢轨整体的垂向弯曲振动,在150 Hz^1 500 Hz中高频模态表现为钢轨相对于轨道板的弯曲振动、轨道板单独的弯曲振动和钢轨局部的扭转振动;扣件垂向刚度在10 k N/mm^40 k N/mm范围内变化对频率在750 Hz以下钢轨垂向动态特性有影响,对钢轨750 Hz以上的中高频模态振型影响不明显;轮对模态在1 500 Hz以下主要表现为弯曲和扭转振动,其对轨道的低频模态振型(钢轨和轨道板整体垂向弯曲振动)影响不明显,对轨道部分中高频模态(钢轨的垂向弯曲振动)影响明显。在400 Hz^1 100 Hz频率范围内,考虑轮对影响的轨道垂向模态频率增大,增大范围为10 Hz^56 Hz。

地下线路浮置板轨道减振特性仿真分析

为了分析地下线路采用浮置板轨道的减振效果,建立了车辆—轨道—隧道—土层—建筑物的三维有限元模型,分别计算了采用普通整体道床轨道和浮置板轨道两种工况下建筑物的三向振动加速度。结果表明:列车运行引起的建筑物振动,以垂直于线路方向的横向振动为主,其次为垂向振动,平行于线路方向的纵向振动最小;采用浮置板轨道后,楼柱节点的横向、纵向加速度振级明显减小,且随着距地面高度的增高,降幅基本一致,约为11 dB;采用普通整体道床轨道和浮置板轨道时,楼板垂向振动规律基本一致,即随着楼层的增加,楼板垂向振动呈现先减小后增大的趋势,但是相差较小。

碳钢薄板厂RH炉炉下轨道改造可行性及方案探讨

本论述主要介绍碳钢薄板厂场地及厂房高度问题,在钢包车喷补刮渣车走行至十字交叉处时极易发生车轮卡阻,同时交叉轨道为焊接连接,在长时间高温及撞击环境下极易开裂,影响正常生产,针对以上问题对RH炉钢包车轨道和喷补刮渣车轨道由同标高十字交叉式轨道改造为喷补刮渣车轨道高于钢包车轨道50 mm的整体式轨道,实现更换钢包车轨道使钢包车轨道形成整体,并且对喷补刮渣车由前轮驱动改为前后驱动式车轮的改造可行性、改造原理及改造的具体施工方案进行了研究,通过对钢包车和喷补刮渣车轨道以及喷补刮渣车的改造、调试,大大减少了抢修、临修频次,减少检修劳动强度,保证生产顺行。

碳钢薄板厂RH炉炉下轨道改造可行性及方案探讨

本文主要介绍碳钢薄板厂RH炉钢包车和喷补刮渣车由于厂房高度限制,走行至轨道十字交叉处时极易发生车轮卡阻,同时交叉轨道为焊接形式,在高温及撞击环境下极易开裂,影响正常生产。针对以上问题对RH炉钢包车轨道和喷补刮渣车轨道由同标高十字交叉式轨道改造为喷补刮渣车轨道高于钢包车轨道50mm的整体式轨道,将喷补刮渣车由前轮驱动改为前后驱动式车轮的改造可行性、改造原理及改造的具体实施过程进行研究,改造后减少了抢修、临修频次,降低了检修人员的劳动强度,保证了生产顺行。

不同无砟轨道类型对车辆动力学特性影响的数值分析

利用车辆-轨道耦合动力学理论,建立了不同类型无砟轨道垂向耦合动力学模型,分别计算了整体式无砟轨道、板式无砟轨道以及浮置板式无砟轨道在列车运行下的振动响应,分析比较系统振动响应受无砟轨道道床类型、车速、不平顺波深、扣件刚度和板下弹簧刚度的影响。结果表明,系统振动响应均随车速的提高而增大;车速、不平顺波深、扣件刚度和板下弹簧刚度对整体道床式无砟轨道系统振动响应影响最大,板式无砟轨道次之,对浮置板式无砟轨道系统振动响应影响最小;相对而言,浮置板式无砟轨道动力特性最好,其次为板式无砟轨道,整体式无砟轨道的动力特性最差。

地下线路橡胶减振垫轨道减振性能研究

为了得到地下线路采用橡胶减振垫轨道的减振效果,建立车辆—轨道—隧道—土层—建筑物的三维有限元-无限元耦合模型,分别计算采用普通整体道床轨道和橡胶减振垫轨道2种工况下沿线建筑物的三向振动加速度振级。结果表明:列车运行引起的建筑物振动,以垂直于线路方向的横向振动为主,其次为垂向振动,平行于线路方向的纵向振动最小;采用橡胶减振垫轨道后,楼柱节点的横向、纵向加速度振级明显减小,且随着距地面高度的增高,降幅基本一致,约为8.9 dB;采用普通整体道床轨道和橡胶减振垫轨道时,楼板垂向振动规律基本一致,即随着楼层的增加,楼板垂向振动呈现先减后增的趋势,但是差别甚小。与普通整体道床轨道相比,橡胶减振垫轨道可以降低楼板垂向加速度振级约9 dB。

快速地铁系统中轨道过渡区域弹条动力学研究

为了研究快速地铁线路中不同轨道过渡区域扣件弹条的力学行为变化,基于车辆-轨道耦合动力学理论和多体动力学理论,建立地铁车辆-轨道过渡段动力学模型,探究地铁车辆快速通过时的弹条动位移。基于有限元理论,构建e型弹条三维实体有限元模型,将弹条动位移作为边界条件施加于该有限元模型,研究轨道过渡区域弹条在地铁快速运行状态下的应力变化规律,并在此基础上提出钢轨位移差的控制限值。结果表明:当地铁列车以120 km/h的速度通过轨道过渡区域时,浮置板轨道侧的弹条动位移要大于整体道床侧;弹条动应力最大位置发生在弹条后拱内侧;建议快速地铁轨道过渡区域的钢轨位移差应小于1. 6 mm,以保证弹条的正常使用和地铁列车的安全运营。

地铁列车运行诱发低频振动控制数值研究

地铁列车运行诱发的低频振动问题受到人们的广泛关注,对于低频振动的控制研究具有重要意义。采用移动激振力函数来模拟轮轨之间相互作用力,建立轨道-隧道-地层三维动力有限元模型。核心思想是通过降低地层中能量传递密度的方式来减小低频振动,首先分析地铁列车运行诱发的地层和地表动力响应规律,揭示低频振动的传播衰减机理。之后通过普通整体道床轨道和钢弹簧浮置板轨道两个不同的轨道型式,系统地分析普通整体道床轨道中隧道衬砌参数和道床参数对地表低频振动的影响规律,对钢弹簧浮置板轨道进行优化,增大底板的刚度和厚度,研究优化后底板参数和隔振器排列方式对地表低频振动的控制效果。计算结果表明:低频部分随着与隧道纵向轴线距离的增加,在地层和地表均衰减较慢;普通整体道床轨道中道床刚度和高度、隧道衬砌刚度均对低频振动的影响较大,而隧道衬砌厚度对低频振动的影响较小;钢弹簧浮置板轨道中随着底板刚度和长度的增加,低频振动的控制效果越好,隔振器数量越少,越有利于低频振动的控制。

委内瑞拉Tinaco-Anaco铁路有砟道床厚度研究

研究目的:过薄的道床厚度不能满足轨道结构承载能力的要求,而过高的道床厚度将增加建设成本,如何选择一个合理的道床厚度设计值在海外EPC工程中显得尤为重要,本文根据委内瑞拉Tinaco-Anaco铁路设计运营条件,以道床的累积残余变形速率作为轨道几何状态恶化及养护维修工作量的评估指标,不仅从路基基床表面承载能力和轨道整体刚度方面,而且还从后期养护维修的方面,研究比较四种不同道床厚度的优劣,从而选择一个最佳的道床厚度设计值。研究结论:(1)轨道整体刚度是随着道床厚度的增加而增加,但增加幅度很小,道床厚度对轨道减振和弹性没有大的影响;(2)随着道床厚度增大,路基表面应力减小,道砟厚度为350 mm时,路基面应力只有0.12 MPa,安全系数已达到1.5;(3)随着道床厚度的增大,道床振动加速度减小,道床累积变形速率随之减小,在其他条件不变的情况下,道床厚度从250 mm增加到350 mm,道床累积变形速率减小66.12%,这将极大地减少轨道养护维修工作量,延长道床使用寿命;(4)建议委内瑞拉Tinaco-Anaco铁路道床厚度为350 mm;(5)本文研究方法及结论可供类似工程参考。

客货共线铁路路桥过渡段有砟-无砟过渡设计

研究目的:为指导孟加拉帕德玛大桥铁路连接线路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡设计,本文基于线下基础刚度过渡的方式,提出路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡设计方案,并对该方案进行轨道整体刚度分析与评价,验证路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡方案的可行性。研究结论:(1)提出了桥上采用无砟轨道,桥台和路基上采用有砟轨道,且桥台设计长度10 m、台后路基加强段长度5 m和路基刚度变化段15 m的有砟-无砟轨道过渡方案;(2)轨道整体刚度从桥上无砟轨道到路基上有砟轨道分为三级逐级减小,桥上无砟轨道整体刚度为94.45 kN/mm,桥台上有砟轨道整体刚度为85.98 kN/mm,路基加强段上有砟轨道整体刚度为76.82 kN/mm,普通路基地段有砟轨道整体刚度为72.31 kN/mm;(3)该过渡方案下,钢轨挠度变化率、轮轨垂向力、轮重减载率、车体垂向振动加速度满足相关限值要求,能保证行车的安全性和平稳性;(4)客货共线铁路路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡采用桥上无砟轨道、桥台和路基上有砟轨道设计的方案可行;(5)本研究成果可为相关客货共线铁路路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡方案设计提供参考。

水泥土挤密桩加固过渡段路基对平顺性影响研究

宁启铁路新丰河中桥过渡段路基承载力和Evd的检测表明,过渡段路基承载力严重不足,不能满足提速至200 km/h的要求。承载力不足引起过渡段路基出现道砟槽病害,路基表层动土压力峰值过大(达到196.03 k Pa),轨道整体刚度和挠度不在合理值范围等问题,表明过渡段存在较大不平顺。过渡段采用了水泥土挤密桩加固,加固后路基顶面各测点的动土压力平均降低24.2%,轨道整体刚度平均提高23.14%,挠度降低31.40%,说明水泥土挤密桩可以较有效减缓过渡段不平顺问题。

高速铁路列车荷载下钢轨平顺性影响因素分析

列车荷载作用下的钢轨变形曲线受列车荷载、轨道整体刚度、钢轨自身性能、扣件间距和温度力等因素的制约。文中运用有限单元法建立轨道简化模型,分析各种制约因素对轨道结构的影响程度。结果表明,随着列车荷载、轨道整体刚度的减小和钢轨重量的增大,钢轨的变形曲线也越来越平顺,而钢轨内部温度力和扣件间距的改变对钢轨的变形曲线影响很小,可忽略不计。

尼日利亚Apapa港口站无砟轨道设计研究

尼日利亚Apapa港口站采用铁路和公路混合运输模式,为保证汽车无障碍跨越轨道通行,要求新建铁路轨面高程与既有场地齐平。为满足功能要求,且确保轨道结构设计的合理性和可靠性,对轨道结构型式进行了分析研究,推荐采用预留“燕尾式”承轨槽的整体板式无砟轨道,并对整体板式无砟轨道结构设计内容进行了阐述,可为其他港口铁路轨道结构设计提供借鉴。