市域快轨梯形轨枕无砟轨道在线实测及分析

总结分析2023年在国家铁道试验中心环行线完成的最高时速220km/h条件下,市域快轨梯形轨枕无砟轨道相对于普通有砟轨道的安全性、平稳性及减振效果等测试方案及测试结果。测试列车为8辆编组CRH380AJ综合检测车,测试指标包括:脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力等安全性及稳定性指标,钢轨及轨枕垂、横向动态位移等变形指标,钢轨垂、横向振动加速度等振动特性指标,以及距线路中心线3.5 m处路基表面的减振效果等。测试结果表明:市域快轨梯形轨枕无砟轨道的各项指标均低于相关规范标准限值,且与有砟轨道相近,表明市域快轨梯形轨枕在安全性、稳定性及钢轨振动特性方面可满足220 km/h速度级应用要求;市域快轨梯形轨枕无砟轨道相对于普通有砟轨道的减振效果按不同计权方式分别为3.3~5.1 dB、4.4~6.8 dB。本次测试成果可为市域快轨及城际铁路轨道减振技术应用提供借鉴与参考。

城市轨道交通盾构隧道内3种典型减振轨道性能比较

隔离式减振垫浮置板道床、梯形轨枕道床及橡胶弹簧浮置板道床是城市轨道交通项目常用的3种减振道床,为全面对比其性能差异,依托国内某城市轨道交通项目,选取相同的车型、盾构隧道、供电制式,以及基本相同的车速、线路平面曲线、线路纵向坡度条件,从道床方案、模态、共振情况、安全性、减振效果等方面进行对比研究,并对道床施工工艺及施工注意事项进行总结。研究表明,地铁B型车以90~100 km/h速度通过内径5900 mm盾构3种类型减振轨道时,均不会引起共振;行车安全性指标均满足规范要求;隔离式减振垫浮置板道床和梯形轨枕道床均满足>8 dB的减振要求,橡胶弹簧浮置板道床满足>12 dB的减振要求。

梯形轨枕空吊对轨道结构力学特性的影响及其整治技术研究

为研究垫板空吊对梯形轨枕服役性能的影响,建立考虑细观混凝土损伤的梯形轨枕轨道结构塑性损伤分析模型,结合现场实测数据计算分析不同轨枕空吊状态下轨道结构的变形与损伤规律。在此基础上,通过分析填充材料不同性能对该病害修复效果的影响及现场试验结果,得到材料的性能指标,并开展填充材料和病害整治技术的研究。研究结果表明:当梯形轨枕中间3块垫板出现大面积空吊时应予以重点关注,此时轨枕在列车荷载下将发生明显的变形,与正常工况相比,位移最大值将增加约60%,轨枕底部易出现受拉损伤并产生裂纹。对于空吊的修复,建议填充材料的弹性模量应不低于5.0 GPa。通过调整填充材料中填料和交联剂的用量可以在满足弹性模量要求的同时,保证粘接强度和黏度分别不低于5.0 MPa和500 mPa·s。采用研发的填充材料进行空吊修复后,轨枕变形明显减小,其结果与理论分析结果基本一致。

基于轨道振动理论的梯形轨枕轨道钢轨波磨研究

研究半径为350 m梯形轨枕曲线轨道上波磨的成因。借助于现场观察和测量,获得波磨的特征参数。调查区段车辆运行速度在35 km/h左右,该波磨的主波长为60~100 mm,其通过频率为110~180 Hz;次波长为30 mm,其通过频率为324Hz。结合轨道结构振动理论对波磨成因进行预测分析。根据结构特征建立梯形轨枕轨道三维有限元实体模型,利用此模型分析轨道结构的固有特性与波磨通过频率的内在联系,对波磨的成因做出初步解释,利用该模型计算分析白噪声激励下轨道结构的频响特性,进一步揭示波磨形成的机理。将理论计算结果与现场测试数据比较,两者相吻合。研究表明,车辆通过梯形轨枕轨道时,容易引起钢轨相对于轨枕的垂横向弯曲振动,从而加剧轮轨粘滑振动,加速了该轨道曲线段波磨的形成和发展。

JACK虚拟技术在列车卧铺爬梯设计中的应用研究

卧铺爬梯对乘客的安全和舒适至关重要。对国内外列车卧铺爬梯设计现状分析基础上,以人机工程仿真软件JACK为工具,建立了面向对象的虚拟乘客模型及上下爬梯、从爬梯到卧铺的连贯动态行为仿真模型,在此基础上,测试了乘客上肢可达性、动态行为的关节舒适性和视觉可视性,进行了相应的工效评价,辨识出爬梯设计中的人机缺陷,提出了相应的改善建议,并进行了优化设计,为完善爬梯设计提供了一定的参考。

城市轨道交通高架桥梯形轨枕轨道降噪性能试验分析

通过在北京地铁5号线高架桥梯形轨枕轨道试验段上进行的现场噪声测试,对比分析列车通过梯形轨枕轨道和普通板式轨道时桥梁附近的噪声,研究梯形轨枕轨道的噪声频谱特性及随列车速度变化的规律。测试结果表明:梯形轨枕轨道的降噪能力明显优于普通板式轨道,从时域看,噪声随着列车速度的增加而增加,但是梯形轨枕轨道的噪声值比普通板式轨道低;从频域看,噪声主要集中在60～4 000 Hz范围内,在轨道附近测点和25 m处测点处以1 000 Hz以上的高频轮轨噪声为主,在梁底测点处100～150 Hz范围内的低频结构噪声占很大比重;在1～4 Hz和30～1 000 Hz频域范围内,梯形轨枕轨道的噪声比普通板式轨道平均低6 dB;在4～30及1 000 Hz以上频域范围,2种轨道的噪声水平相当。

有砟道床梯形轨枕横向阻力试验与构成分析

梯形轨枕具有稳定性好、振动小的优点,并能减弱传递给轨道的动荷载,使得梯形轨枕在高速铁路、重载铁路、城市轨道交通中均有较好表现,但是其横向阻力一直未进行系统试验研究.本文研究了不同砟肩宽度(200、300、400、500 mm)梯型轨枕道床横向阻力,分析了阻力构成,并与Ⅲc型轨枕对比.结果表明,在砟肩宽度均为500 mm道床上,平肩式梯形轨枕与平肩式及砟肩堆高150 mm、Ⅲc型轨枕相比,阻力分别提升了约55%、14%,并且,平肩式道床砟肩宽度由200 mm增加至500 mm过程中,梯形轨枕道床横向阻力无明显增长,其横向阻力主要由3部分构成,其中轨枕底面与道床摩擦提供约34%,枕心部位提供约47%,轨枕端部提供约19%.试验表明,采用梯形轨枕,可选用较小截面尺寸的道床,从而大幅节约建设用地及道砟用量.

浮置式梯形轨枕轨道减振器刚度对轨道动力特性影响分析

浮置式梯形轨枕轨道相对于其他轨道系统有良好的减振降噪效果。现阶段对该种轨道形式的研究较少,利用有限元软件从谐响应方面分析浮置式梯形轨枕轨道的动力特性,并在此基础上,深入分析减振器刚度变化对系统动力特性的影响规律,以反映参数变化对浮置式梯形轨枕轨道减振性能的影响。分析结果显示,在该轨道系统中使用刚度小的减振器可提高其减振性能,提高行车舒适性及改善轨下结构受力特性。

曲线地段梯形轨枕布置计算研究

阐述梯形轨枕在设有超高的曲线地段平面布置的计算方法,以及曲线地段超高的实现方法。采用数值方法,编制计算程序,实现任意半径、任意缓和曲线长度曲线上梯形轨枕布置的计算,简化梯形轨枕的设计。

时速120 km地铁梯形轨枕轨道现场测试与分析

为详细评价速度120 km/h地铁中梯形轨枕轨道的减振效果,通过对某地铁线路现场测试的方法,在时域和频域内对比分析梯形轨枕轨道较普通长枕整体道床轨道的减振效果。结果表明:梯形轨枕轨道从振动根源处就得到了有效的减振且减振的效果较好。普通长枕整体道床轨道能有效减弱振动加速度从钢轨至道床的传播,但是从道床至隧道振动加速度的衰减效果要弱于梯形轨枕轨道。梯形轨枕轨道减振效果整体好于普通长枕整体道床轨道,且能有效地降低中高频段的噪声。

梯形轨枕轨道振动特性研究

为了探明梯形轨枕轨道在地铁车辆作用下的振动特性,利用车辆-轨道合动力学理论建立了地铁车辆和梯形轨枕轨道系统振动模型,假设车辆模型为多刚体系统,钢轨模型为无限长两端绞支离散支撑的Euler梁,用有限长两端自由的Euler梁模拟离散弹性支撑的梯形轨枕,利用显式积分法求解车辆-轨道非线性动力学方程,计算分析了梯形轨枕轨道在地铁车辆作用下的振动特性,讨论了轨道系统的振动与列车运行速度之间的相关性。研究结果表明:梯形轨道具有良好的减振性能,可以减小基础的动反力;随着地铁车辆速度的增加,钢轨和轨枕的垂向振动有所增大,而横向振动变化不明显。轮轨力随着车速的升高而增加。

梯形轨枕尺寸对车辆-轨道系统动力性能的影响

为研究梯形轨枕尺寸对车辆和轨道系统动力学响应的影响,运用ANSYS有限元软件建立梯形轨枕轨道结构的有限元模型,对不同厚度和长度的梯形轨枕进行模态分析;应用车辆-轨道耦合动力学理论建立车辆-梯形轨枕轨道耦合动力学模型,计算车辆通过不同厚度和长度梯形轨枕时车辆-轨道系统的动力学响应。研究结果表明:厚度对前3阶频率影响较小,第6阶模态以上的频率随梯形轨枕厚度的增加而增大;增加轨枕长度可以有效降低轨枕的固有频率,对降低高阶频率的效果更好;厚度和长度对梯形轨枕的振型有较大影响。增大梯形轨枕的厚度有利于减小钢轨和轨枕的垂向位移,提高轨枕的减振性能;梯形轨枕长度的增大,会使钢轨和轨枕垂向位移增大,对轨枕横向振动影响较明显。梯形轨枕轨道结构设计时应结合实际工程情况合理选取梯形轨枕的尺寸。

梯子式轨道结构系统

介绍了梯子式轨道结构的基本理论、设计理念、应用前景,分析了应用这种轨道结构对线路、环境等的影响。

金属橡胶-碟簧复合减振器在梯形轨枕轨道中的应用仿真研究

为了提升现有梯形轨枕轨道的减振效果,研究金属橡胶-碟簧复合减振器在梯形轨枕轨道中的应用,以及为复合减振器的设计提供依据,根据金属橡胶-碟簧复合减振器的载荷-位移曲线形状特点,对载荷-位移曲线进行适当简化,利用有限元仿真软件建立车辆-梯形轨枕轨道耦合动力学模型和梯形轨枕-道床-大地模型,将车辆-梯形轨枕轨道耦合动力学模型中的轮轨力施加到梯形轨枕-道床-大地模型中,取距离轨道中心线5m处的地面节点的垂向加速度时程曲线及其幅频谱作为分析数据。计算表明,金属橡胶-碟簧复合减振器可以起到提升减振效果的作用,相对于线性减振垫,复合减振器可以使距离轨道中心线5m处的地面节点垂向加速度有效值减小11%。对金属橡胶-碟簧复合减振器的设计具有一定参考价值,对提高现有梯形轨枕轨道的减振效果具有一定促进作用。

长大连续坡道梯形轨道垂向动力学性能研究

梯形轨枕轨道是一种纵向轨枕轨道系统,轨枕由PC纵梁和横向钢管联接杆件构成。国内外城市轨道系统铺设梯形轨道的应用结果表明,梯形轨枕可大幅度提高对列车荷重的分散能力,且具有良好的减振和降噪性能。根据梯形轨枕轨道结构特点建立弹性地基梁-板模型,利用有限元方法计算在不同列车运行速度和不同坡度情况下梯形轨枕轨道系统的垂向动力响应,对在线路长、落差高的长大连续坡道上铺设梯形轨道的垂向稳定性进行论证。计算结果表明长大连续坡道上梯形轨枕垂向动力响应符合标准,可以在城市轨道交通的长大连续坡道区段铺设。

纵向轨枕长度对梯式轨道减振性能的影响

为研究纵向轨枕长度对梯式轨道减振性能的影响,在现有纵向轨枕长度(6.15 m)的基础上,设计了另外两种纵向轨枕长度(3.65 m和8.65 m)。通过有限元软件Ls-Dyna建立不同纵向轨枕长度的梯式轨道模型,并通过实验室测试,验证其正确性。分析结果表明:纵向轨枕长度为6.15 m的梯式轨道(1)时域内,具有最小的基底振动加速度峰值;(2)1 Hz^200 Hz频段,具有最小的基底振动加速度峰值(峰值频率为49 Hz);(3)除1 Hz^5 Hz频段外,传递损失均大于纵向轨枕长度为3.65 m的梯式轨道传递损失。1.6 Hz^2.2 Hz频段以及7.6 Hz^200 Hz频段,传递损失大于纵向轨枕长度为8.65 m的梯式轨道传递损失。

蚁群算法耦合LS-DYNA梯式轨枕轨道动力特性优化

为研究枕下减振垫材料密度和弹性模量对梯式轨枕轨道动力特性的影响,提出连续函数蚁群算法耦合LS-DYNA动力有限元程序的方法。首先利用连续函数蚁群算法程序,优化设计变量;其次,调用LS-DYNA动力有限元程序,对优化参数后的有限元模型进行计算;最后,将LS-DYNA动力有限元程序计算得到的结果反馈给连续函数蚁群算法程序。利用该方法,研究得出:在可取的材料参数范围之内,梯式轨枕轨道枕下减振垫最佳材料密度为620 kg/m3,最佳弹性模量为6.25×106N/m2。将优化后的枕下减振垫用于地铁运营线,基底台座1～80 Hz频段加权VLz减小6.5 dB。因此认为,连续函数蚁群算法耦合LS-DYNA方法优化梯式轨枕轨道动力特性有效。

梯子形枕在城市轻轨钢桥曲线地段的应用

根据城市轻轨钢桥上二期恒载不能太大的特点,文中选取梯子形枕的无砟轨道结构进行应用研究。对梯子形枕作了简要介绍并就梯子形轨道的结构、材质、尺寸、曲线地段几何线形实现方案及L形支座施工方案进行了初步设计。

梯形轨枕轨道结构的加速度分析

根据梯形轨枕自身的特点,针对国内外研究现状,从加速度方面分析了梯形轨枕轨道结构的动力特征,表明了梯形轨枕轨道中频率与加速度的关系,得出与普通轨枕相比梯形轨枕轨道有较好的减振性能的结论。

基于梯形轨枕轨道振动特性的钢轨波磨研究

针对我国部分地铁线路出现振动噪声加剧及钢轨异常波磨的现实情况,研究减振轨道钢轨波磨产生原因。利用仿真软件Simpack建立包含地铁车辆和轨道结构的车辆系统动力学模型,分析车辆通过速度与轨道结构振动频率的关系以及弹性轨道结构共振特性,得到梯形轨枕轨道钢轨波磨可能形成原因。研究结果表明:在振动频率230 Hz(R 1200 m)、225 Hz(R 2000 m)以及211 Hz(R 3000 m)处,内侧钢轨与梯形轨枕出现更为明显的共振现象,仿真计算波磨波长和现场实测数据接近;对比相同曲线半径下的普通轨道和梯形轨枕轨道振动频率的分布情况,得出钢轨波磨与轨道结构固有振动特性有关。轨道结构固有振动特性及车辆曲线通过速度是造成钢轨波磨形成的关键因素。