Characteristics of wheel-rail vibration of the vertical section in high-speed railways

In order to analyze the characteristics of wheel-rail vibration of the vertical section in a high-speed railway, a vehicle-line dynamics model is established using the dynamics software SIMPACK. Through this model, the paper analyzes the influence of vertical section parameters, including vertical section slope and vertical curve radius, on wheel-rail dynamics interaction and the acting region of wheel-rail vibration. In addition, the characteristics of wheel- rail vibration of the vertical section under different velocities are investigated. The results show that the variation of wheel load is not sensitive to the vertical section slope but is greatly affected by the vertical curve radius. It was also observed that the smaller the vertical curve radius is, the more severe the interaction between the wheel and rail be- comes. Furthermore, the acting region of wheel-rail vibration expands with the vertical curve radius increasing. On another note, it is necessary to match the slope and vertical curve radius reasonably, on account of the influence of operation speed on the characteristics of wheel-rail vibration. This is especially important at the design stage of vertical sec- tions for lines of different grades.

循环荷载作用下大坡度地铁道岔钢轨爬行分析

[目的]当道岔铺设在坡道上时会由于列车的循环制动导致轨道的纵向力有所增加,进而产生不均匀的钢轨爬行现象,使得道岔的受力变形规律更为复杂,甚至会影响道岔的正常服役使用,因此需对循环制动荷载作用下的大坡度道岔钢轨受力变形特征进行研究。[方法]开展了循环荷载作用下的扣件纵向阻力试验,建立了9号道岔非线性有限元模型,分析了循环荷载作用下的道岔钢轨爬行规律。[结果及结论]扣件系统在循环荷载作用下会出现阻力退化现象;在第1次列车制动后,道岔钢轨的爬行量最大;在循环荷载作用下,钢轨累积爬行增长量会随着循环荷载作用次数的增加而逐渐趋于稳定;坡度的存在会显著增大循环荷载作用下的钢轨爬行量;列车荷载形式对循环制动荷载作用下道岔钢轨的爬行量影响很小。

高速铁路线路轨面坡度及竖曲线半径动态测量方法及应用研究

为揭示高速铁路线路纵断面参数变化,以及和轨道不平顺、路基大桥沉降关系,针对国内尚无轨道纵断面参数动态检测装备,提出基于惯组的轨面坡度及竖曲线半径动态测量方法。首先,建立转向架构架及惯性坐标系,并以重力加速度、水平加速度极小相关性为基准对齐两坐标系;其次,基于转向架构架纵向加速度解算轨面坡度,并补偿列车俯仰运动及与轨道平面纵向倾角误差;然后,以坡度测量值为基础解算竖曲线半径;最后,以高速综合检测列车为平台,在国内某新建高速铁路实车试验。结果表明:坡度和竖曲线曲率重复性偏差绝对均值分别为0.07‰、0.71×10^(-3)rad/km,极差分别为0.22‰、0.005 rad/km。

桥墩沉降下齿轨-超大坡度桥梁系统适应性及安全性研究

我国规划了多条含有超大坡度桥梁的齿轨铁路线路,随着服役时间增长,桥墩沉降问题难以避免,易造成齿轨结构局部应力过大,严重时还会导致连接螺栓断裂,威胁齿轨系统的安全性和稳定性。针对该问题,详细考虑齿轮-齿轨非线性啮合行为、轮轨非线性接触行为以及桥墩沉降等复杂因素,建立桥墩沉降下齿轨车辆-齿轨(轨道)-超大坡度桥梁系统耦合动力学模型,研究列车通过时桥墩沉降对齿轨垂/纵向变形、应力、加速度以及连接螺栓应力的影响,最终提出山区大坡度齿轨铁路桥墩沉降安全控制值。研究表明:在齿轮齿轨啮合作用和轮轨作用等多荷载综合作用下,桥墩沉降极有可能导致齿轨连接螺栓发生断裂;当桥墩沉降量达到6.76 mm时,连接螺栓剪切应力达到其许用剪切强度235 MPa,可能发生断裂,严重威胁结构稳定性和行车安全;齿轨结构应力远小于齿轨抗拉强度;齿轨最大变形量可达桥墩沉降量的140%;齿轨振动主频位于70~80 Hz;桥墩沉降对连接螺栓应力和齿轨变形的影响较为显著,而对齿轨振动、应力的影响较小。

新型山地齿轨列车制动器性能分析

[目的]山地齿轨线路最大坡度可达250‰。由于重力分量产生的下滑力远大于轮轨之间的最大摩擦力,车辆在山地齿轨线路最大坡道上运行时,仅靠常规的轮轨制动系统无法抑制车辆下滑。需要专用的齿轨制动装置,利用齿轮齿条啮合方式对齿轨轮直接制动,突破钢轮钢轨之间摩擦力限制,为山地齿轨车辆在大坡道上运行时提供更大的制动力。对该新型制动器的性能进行分析,有助于保证齿轨车辆运行安全。[方法]分析了目前国内外齿轨列车专用齿轨制动系统的特点,总结了现有齿轨制动装置的优缺点。根据齿轨转向架的空间和接口尺寸,结合飞机制动器的特点,设计了一种适用于超大坡道的多摩擦盘齿轨专用制动器,介绍了该新型专用制动器的组成和性能。采用理论计算和有限元仿真方法分析了该新型制动器的性能和零部件强度,以及三种最恶劣工况下制动器温度的变化情况。[结果及结论]该新型制动器具有良好的制动性能,在最恶劣工况下其最高温度低于制动器材料的承受极限。该新型制动器可满足齿轨列车在最大坡度(250‰)不同制动工况下的制动需求。

杭州湾铁路大桥钢轨伸缩调节器设置纵坡研究

研究目的:高速铁路采用大跨度斜拉桥和长联连续梁的工况越来越多,钢轨伸缩调节器对确保行车安全发挥了重要作用。钢轨伸缩调节器对线路纵坡比较敏感,为保证线路安全、提高动车组列车平稳性并降低工程投资,本文对南通至宁波高速铁路杭州湾跨海大桥钢轨伸缩调节器设置坡度进行研究,为项目技术决策提供支撑。研究结论:(1)静动力学分析表明,线路纵坡对钢轨伸缩调节器的尖轨纵向位移影响较小,12‰坡道条件下轨道、桥梁各项动力指标均满足规范限值,设置钢轨伸缩调节器可行;(2)建议设置实时在线监测系统,为科学维护钢轨伸缩调节器提供依据;(3)本研究结果对优化铁路大跨桥梁伸缩调节器设置方案、降低工程投资具有积极意义。

基于柳梧铁路项目中的边坡工程浅谈环保实践

随着铁路基础设施建设的迅速推进,以及环保理念的日益深入,人们对铁路工程中的环境保护问题给予了更多关注。大规模的土方开挖常常引发植被破坏、水土流失以及潜在的地质灾害。然而,通过科学有效的边坡治理,能够大幅度减少或避免这些环境问题,因此,边坡的稳定性及其对环境的影响成为了关键议题。本文结合柳梧铁路项目中的边坡工程案例,详细探讨了环保的重要性及其相应的解决措施。这一研究不仅有助于全面了解当前边坡工程的环保现状,还为铁路行业的绿色可持续发展提供了有力支持,助力国家实现“双碳”目标。

160 km/h高速接触轨端部弯头处轨靴仿真分析

结合广州地铁某线路使用的受流器,采用MATLAB模拟仿真分析,研究160 km/h接触轨端部弯头不同坡度、结构对轨靴关系的影响,为接触轨系统产品选型提供技术支撑。

轨底坡对轮轨接触行为及动力响应的影响的分析

轨底坡的大小直接影响轮轨接触点的位置和轮轨力的作用方向及大小,适当地调整内外轨的轨底坡可改善轮轨之间的接触状况,使轮轨接触点发生变化而有利于轮对通过曲线。基于Simpack仿真软件,建立车辆系统动力学模型,设计不同曲线通过条件,分析了内外轨轨底坡相同和不同的情况下对轮轨接触行为及动力响应的影响。

轨道结构参数对轮轨滚动接触应力影响

利用三维弹性体非Hertz滚动接触理论及数值程序CONTACT,并借助于弹性力学中的Bossinesq-Cerruti力1位移公式和Gauss数值积分方法,分析JM3型踏面轮对沿曲线轨道滚动接触时轨底坡、轨距和曲线半径等轨道参数对轮轨滚动接触斑最大切应力、等效应力、正压力和磨耗数的影响。数值结果表明,当内外轨底坡为1/20时,轮轨接触斑的应力、磨耗数及正压力分布达到最小值,其中最大切应力与等效应力可分别降低40.15%、39.37%;现行使用1/40轨底坡情况下轮轨接触斑正压力较大,建议对磨耗型车轮踏面进行优化设计。适当增加轨距能达到降低轮轨最大切应力、等效应力和正压力的效果。曲线工况下接触斑正压力值显著增加,曲线半径能改变轮轨接触斑粘滑区的分布且减小曲线半径值会增加接触斑的总滑动量,从而导致轮轨磨耗数的显著增加。

75kg/m钢轨12号重载道岔服役性能优化分析

应用有限元方法,针对尖轨侧磨、间隔铁处钢轨压溃、轨底坡设置的不同工况建立三维弹性轮轨接触模型进行轮轨接触应力计算分析,揭示了病害产生的主要机理,并提出改善重载道岔服役性能的优化方案。结果表明:轴重大、轮轨作用力大、尖轨承载能力偏弱是重载铁路道岔尖轨侧磨严重的根本原因;间隔铁处的轨道刚度偏大和间隔铁与轨头下颚紧密接触对钢轨弹性变形空间的限制是导致间隔铁处钢轨压溃的重要原因;建议将重载铁路道岔区的轨底坡调整为1/20。

地铁道岔轨顶坡对尖轨磨耗的影响

针对地铁道岔磨耗严重及使用寿命短等问题,利用有限元方法建立道岔区三维弹塑性轮轨接触计算模型,通过计算尖轨接触应力、接触斑面积及内部应力等,分析轨顶坡对尖轨磨耗的影响。模型中车轮型面采用实测磨耗状态LM型车轮型面。研究结果表明:设置轨顶坡时,尖轨接触应力及内部应力均比不设置轨顶坡的小;以尖轨顶宽35.5 mm断面为例,当轨顶坡从1/40增大到1/20时,其接触应力最大值从904.267 MPa减小至686.266 MPa,Von Mises应力最大值从552.123 MPa降低至493.755 MPa,状态由塑性变形转变为弹性变形,有利于减小尖轨磨耗;增大尖轨断面顶面宽度可以提高其受力状态,延长道岔使用寿命;综合考虑尖轨受力状态,1/20轨顶坡优于其他轨顶坡。

城市轨道交通工程地铁钢轨轨底坡调整技术研究

城市轨道交通工程中,钢轨不均匀磨耗的原因之一是轨底坡不满足设计要求。根据重庆轨道交通1号线现场测量的轨底坡数据,通过调整轨下垫板或扣件板下垫板的方式,对轨底坡测量数据不满足要求的地段进行调整,使轨道几何尺寸得到了有效控制,列车轮对与轨面的关系得到了改善。结论如下:轨底坡的正确设置,可减少钢轨不均匀磨耗,提高车辆轮对与钢轨的使用寿命,减少养护维修费用。

太中银铁路路堑边坡剥落病害分析

研究目的:黄土边坡剥落病害威胁铁路的安全,破坏边坡的生态环境。依据太中银铁路边坡实际调查资料,对黄土边坡剥落的分布特征及其特点进行了深入研究,根据剥落的形态对其进行科学分类,查明其发育规律,同时对其形成机理也作了初步解释,以便为黄土边坡剥落病害的下一步研究打下基础,为铁路边防治工程提供依据。研究结论:太中铁路沿线黄土高边坡剥落形式可分为片状剥落、层状剥落、古土壤层碎块状剥落、厚块状剥落、表层结皮剥落等几种。太中银铁路沿线边坡剥落现象分布呈现一定规律性:剥落多发生在坡面中下部,坡率越大越易发生剥落、存在极限坡率,剥落病害发生的向阳性和向风行。简要分析了剥落的机理及形成原因。

双轨斜面升船机初步研究

目前三峡大坝船闸及升船机的通航能力已逐渐不能满足长江经济带发展的需求。本文提出一种适合在大坝左岸修建的双轨大型斜面升船机系统,该升船机的设计载重约3000 t,承船车的过坝时间约30~40分钟。并介绍了该系统的基本运行原理、动力系统及安全装置设计,为采用斜面升船机解决船只过坝问题提供新的思路。

矿用异形轨斜井卡轨车制动力测定方法研究

在介绍我国斜井运人系统中存在的安全隐患的基础上,阐述了异形轨斜井卡轨车的组成,并详细对其制动系统的制动力的测定方式进行了剖析。

轨道参数对曲线钢轨磨损的影响

本文通过理论计算和现场试验,论述了曲线轨距,外轨超高,轨底坡及曲线圆顺度等轨道参数对曲线钢轨磨损的影响.提出了减少曲线轨距、增大曲线钢轨轨底坡等技术措施,以减缓曲线钢轨的严重磨损.

溜槽技术在长距离有轨斜井施工中的应用

以象山特长隧道3#斜井有轨运输混凝土输送施工技术为例,介绍敞口式溜槽沿长大、陡坡斜井向下输送混凝土的施工技术。此项技术的成功应用,极大地提高了有轨斜井混凝土的运输能力,打破了有轨斜井施工过程中,由于混凝土运输能力受限而制约仰拱、填充及二衬混凝土施工进度的瓶颈,有较好的推广使用意义和参考价值。

贵阳轨道交通1号线长大连续坡道及运营安全研究

贵阳市地处云贵高原,喀斯特地貌,地势起伏大,轨道交通1号线由西向东、由北向南穿过贵阳的主要城区,落差主要集中在贵阳北站—扁井段,选线设计、系统配置中需要克服巨大落差影响,减小工程风险,确保施工及运营的安全。着重从最大限坡选择、车辆制动适应性、行车组织、系统配置等方面进行研究探讨。

圆形地铁隧道调线调坡设计研究

为纠正土建偏差,消除侵限,调线调坡是地铁隧道主体结构完成后,铺轨之前的一项十分必要的工作。首先要进行断面测量、建筑限界检查,然后通过调整设计线位和坡度,减小隧道侵限值,满足限界要求。以圆形隧道为例,介绍调线调坡设计的全过程,并总结调线调坡的方法和设计要点。