高速道岔转辙器结构及牵引动程优化研究

搭建18号高速道岔尖轨转换原型试验平台,并分析可动段长度、尖轨预弯、固定端扣件支距以及滑床板摩擦系数等因素对尖轨不足位移的特征及其影响机制。建议采用减小尖轨可动段长度的方法来控制不足位移,将尖轨固定端前移600 mm,不足位移可减小8.6%。对转辙器结构进行优化设计,将直、曲尖轨最后一块滑床板修改为固定垫板。底板尺寸保持不变,滑床台上方增设2个铁座扣压尖轨,铁座非工作边竖立面设计为斜面,减小底部宽度以适应滑床台上的有限空间;仍采用同规格弹性夹扣压基本轨,取消滑床台压舌缺口。针对优化结构对转辙器牵引动程进行匹配优化,基于有限元理论,充分考虑尖轨实际受力特征及空间变截面特性,建立转辙器区尖轨斥离状态弹性变形线形的精细化计算模型。基于数值试验结果,建议新型高速道岔转辙器区第1牵引点动程保持不变,第2牵引点动程由原来的118 mm增加至124 mm,第3牵引点动程由原来的71 mm增加至75 mm,可确保最小轮缘槽留有与既有高速道岔相同的安全裕量,同时可改善尖轨的变形协调性,有利于提升其长期服役状态及寿命,第3牵引点扳动力比既有高速道岔略有增加,但仍远小于限值要求。本文研究可为速度为400 km/h高速道岔研发提供理论依据和参考。

60 kg/m钢轨12号单开道岔转换优化数值分析与试验研究

基于60 kg/m钢轨12号单开道岔的结构优化需求,针对既有道岔转换设计方法的不足,对60 kg/m钢轨12号单开道岔的转换设计进行了优化研究。基于有限元理论建立了道岔转换精细化仿真计算模型,可基于尖轨斥离状态的实际受力确定斥离线形,与实际情况更为相符,也更偏于安全。在此基础上,对12号道岔牵引点动程的合理取值方案进行了深入研究,基于所建立的道岔转换模型,通过数值仿真试验系统分析了不同牵引点动程条件下的最小轮缘槽宽度及第一、第二牵引点动程匹配关系的变化规律,提出了第一牵引点动程160 mm、第二牵引点动程90 mm的优化方案,可在满足最小轮缘槽要求的同时,使尖轨的变形总体较为协调。基于所提出的设计方案,进行了新型60 kg/m钢轨12号单开道岔的试制和试铺,并开展了尖轨转换试验。测试结果表明:新型12号道岔第一牵引点转换力为2400 N左右,第二牵引点转换力为3300 N左右,优于既有60 kg/m钢轨12号主型道岔;最小轮缘槽满足车辆安全通过的要求,且有3 mm~4 mm的安全裕量。试验结果证明了该文提出的转换设计方法和参数优化方案的合理性、有效性。