铁路大号码道岔合理线型设置的仿真研究

针对道岔已有线型建立了车辆--道岔耦合动力学仿真模型,分析各种道岔侧线线型的动力学特性,提出适合大号码道岔的合理线型设置方案.结果表明:侧向通过速度为80 km/h道岔采用切线+圆曲线线型在结构受力、运行舒适性等方面比采用单圆曲线线型具有优越性;侧向通过速度为160 km/h道岔,采用缓圆缓线型比圆缓线型更能降低列车通过转辙器和辙叉区域的动力响应,对于缓圆缓线型,先加大起始缓和曲线半径的方法比加大中间圆曲线半径更有效.     

基于平面参数法的道岔线型设计研究

随着高速铁路的发展,新建客运专线最高运行速度已达到350 km/h,道岔平面线型是影响列车过岔速度的关键因素之一.针对不同的过岔速度选择合适的道岔线型,计算后得到设计参数,对指导道岔选型和设计是十分必要的.利用平面参数法推导各种平面线型的计算公式,提出道岔线型设计流程,并通过实际算例比较了各种线型的应用范围及优劣性.研究表明,列车低速过岔时宜采用小号码单圆或复圆曲线道岔,高速情况下则宜采用含有缓和曲线的道岔线型;缓和曲线的加入,可以在减小圆曲线半径的基础上提高列车的侧向过岔速度,并满足平稳性要求.     

折返线列车启动距离和制动距离对道岔尖轨侧磨的影响

为了明确列车启动距离和制动距离对道岔尖轨侧磨和伤损的影响,为地铁折返线道岔合理选型及布置提供依据,采用道岔侧向过岔动力学仿真分析方法,根据最小势能原理,考虑轮轨间摩擦系数随列车侧向过岔速度的提高而降低这一黏着特性,分析了不同启动距离和制动距离下,尖轨侧面磨耗及轮轨纵横向加速度等动力响应的变化规律.计算表明,延长列车启动距离和制动距离可以提高侧向过岔速度,减轻尖轨侧磨,但会增加轮轨动力响应,且增加了运行长度,使折返运行时间变长.可以采取增大导曲线半径或直接换铺更大号码道岔来缩短运行时间.合理的启动距离和制动距离应该是:道岔基本轨前端距站台端部距离20～30 m.     

地铁9号道岔侧向通过速度提升可行性研究

为提高地铁9号道岔侧向过岔能力,提出将9号道岔侧向通过速度提升至50 km/h,为此设计了5种道岔平面线型方案。基于车辆-道岔耦合动力学理论,分析不同的道岔平面线型方案对地铁车辆运行平稳性、安全性的影响。经方案比选可得:地铁9号道岔尖轨采用相离半切线型,尖轨尖端理论厚度增加至2 mm,尖轨冲击角取0.014 1 ~ 0.015 3 rad,既可提高尖轨的整体耐磨性,也可保证过岔较好的乘坐舒适性;导曲线半径采用350 m,有利于降低列车经过导曲线时未被平衡的离心加速度,提高列车过岔舒适性。     

道岔平面线型设计及绘制系统的研究与应用

随着高速铁路的发展,列车过岔速度逐步提高,大号码道岔侧向容许通过速度已达到160 km/h以上,而道岔平面线型是影响列车过岔速度的重要因素。通过分析道岔平面线型设计的关键技术和方法,拟定方案开发了道岔平面线型设计及绘制系统,对系统结构及功能做了总体介绍。同时应用此系统设计了38号圆缓型道岔,并从曲线长度、未被平衡加速度及其时变率和尖轨粗壮度各方面对3种不同工况做了优劣性比较。实践表明,系统能快速、精确地进行道岔平面参数值的计算和平面线型图的绘制,操作简单方便,极大地提高了设计质量和工作效率。     

客运专线道岔平面设计参数的动力学研究

应用车辆—轨道空间耦合动力学模型对客运专线道岔的各种平面设计方案进行了动力学分析,同时研究了道岔渡线不同夹直线长度对行车舒适性的影响。针对侧向速度160 km/h和220 km/h客运专线道岔的各种平面参数设计方案,提出了动力响应较小的优化方案。此外,计算结果表明对于由单圆曲线组成的道岔渡线,必须设置夹直线,且长度应大于车辆的长度,而对于圆缓线型或缓圆缓线型道岔渡线,夹直线的长度对车辆横向动力学性能没有显著的影响,缓和曲线之间可插入任意长度的夹直线。     

有轨电车侧向通过3号道岔的动力学性能分析

3号道岔侧股的曲线半径较小，受到的轮轨冲击力较大，这在一定程度上降低了有轨电车侧向过岔的安全性。为研究有轨电车侧向通过3号道岔时的动力学性能，选取了列车运行速度、摩擦系数、轨距和坡度4个参数作为影响因素。基于车辆动力学理论，对比分析了各影响因素不同取值下有轨电车侧逆向和侧顺向通过3号道岔时轮轨垂向力、轮轨横向力、脱轨系数及轮重减载率的变化规律。仿真结果表明，有轨电车侧顺向通过3号道岔的动力学性能总体优于侧逆向；在不同的速度、轨距和坡度工况下，侧顺向过岔的安全性优于侧逆向；在不同的摩擦系数工况下，侧逆向过岔的安全性优于侧顺向。4种影响因素对有轨电车侧向通过3号道岔时的轮重减载率影响最大。4种因素中，列车运行速度和摩擦系数对有轨电车侧向过岔的影响较为显著。     

基于车辆走行性能的 9号直线型道岔允许通过速度研究

基于迹线法和车辆-道岔耦合动力学,考虑长期运营条件下车轮廓形磨耗,针对标准及磨耗后LM型车轮踏面和9号直线型道岔,对道岔区轮轨接触几何和车辆侧向通过道岔转辙器的走行性能展开评价,并分析9号直线型道岔的允许通过速度。研究结果表明:标准LM型踏面的轮轨接触关系优于磨耗后踏面,其允许通过速度高于磨耗后踏面。在相同的速度下运行时,标准LM型踏面的安全性,平稳性均优于磨耗踏面。在标准LM型踏面下运行,道岔侧向允许通过速度由车体横向振动加速度控制,为50 km/h;考虑实际运营条件下踏面磨耗,道岔侧向允许通过速度由脱轨系数控制,为40 km/h。     

基于随机抽样算法的道岔容许通过速度研究

研究目的:道岔侧向通过速度是影响地铁线路运输能力的重要因素,为探明地铁道岔侧向最大通过速度,以某地铁12号道岔为例,基于迹线法和车辆-道岔耦合动力学,结合拉丁超立方随机抽样方法,生成关键动力学参数随机样本,研究标准车轮与标准钢轨和磨耗车轮与实测钢轨匹配的轮轨接触几何特性和车辆-道岔系统动力响应,以及长期运营条件下道岔侧向容许速度。研究结论:(1)轮轨关系演变后,轮载过渡延后;(2)实测轮轨匹配下,道岔侧逆向容许通过速度比轮轨为标准设计状态时低2 km/h;(3)结合长期运营条件下轮轨实际状态,考虑车辆动力学参数的随机性,所分析的12号道岔侧向容许通过速度为55 km/h;(4)针对不同的地铁道岔,均可以通过实测轮轨型面,以及考虑车辆动力学参数的随机性的方法,探明既有道岔的侧向最大通过速度,提升地铁线路的运输能力。     

直逆向过岔时列车-道岔-连续刚构桥系统空间振动分析

针对桥上无缝道岔,运用有限单元法,建立钢轨-岔枕-桥梁系统空间振动分析模型。运用弹性系统动力学总势能不变值原理及形成矩阵的“对号入座”法则,建立了列车-道岔-桥梁系统空间振动方程组。以温福客运专线田螺大桥为例,拟定桥上铺设了由2组38号道岔组成的单渡线,计算“中华之星”电动车组,按一动四拖的编组方式,以200 km/h的速度直逆向通过时,列车-道岔-桥梁系统空间振动响应,并与列车通过路基无缝道岔和桥上无缝线路的动力响应进行对比。计算结果表明,桥梁导致钢轨和岔枕的位移增幅较大,列车动力响应有所增加,对道岔振动加速度和轮轨力影响不显著;道岔导致桥梁振动加速度小幅增加,而列车动力响应显著增大。