现代齿轨铁路有砟道床阻力及轨道力学特性

齿轨铁路具备优越的爬坡性能,国外多铺设于山区旅游线路,我国尚无应用。针对齿轨铁路线路坡度大的特点,基于离散单元法建立大坡度有砟道床离散元模型,研究道床纵向阻力随坡度变化规律,并以所得结论为基础,建立齿轨铁路空间耦合有限元模型,对Strub模式齿轨铁路轨排稳定性及结构受力变形进行计算分析。研究结果表明:(1)道床纵向阻力随轨道坡度的增大而呈现余弦规律衰减,对齿轨铁路进行设计时,应对其进行重点考虑;(2)当5节车编组、轨道坡度25%时,轨枕弯矩最大值1.53 kN·m,不会对轨枕造成破坏;(3)轨枕最大位移量为0.79 mm,轨排结构不会失稳;(4)齿轨纵向位移峰值0.82 mm,齿轨最大应力位于齿根部位,峰值为75.8 MPa,齿轨满足要求强度。     

张家界七星山齿轨铁路轨道技术研究

国内尚无齿轨铁路客运案例,国外已运营线路主要采用有砟轨道,道床稳定性差,道砟易滑落,线路养护维修工作量大。以七星山观光火车旅游项目为背景,基于我国既有成熟的无砟轨道运营经验,提出适用于齿轨铁路的无砟轨道技术:(1)齿轨铁路桁架枕式无砟轨道结构能够在超大坡道地段适应不同线下基础,并具有轨枕与道床联接性强、轨道结构纵向稳定性好、养护维修工作量小的优点;(2)Strub系统结构原理简单明了、易于加工制造、养护维修简单、性价比高;(3)旋转圆盘式齿轨股道转换结构使齿轨列车从一股道平稳、可靠地进入多股道,可大幅减少道岔设备配置数量和场段占地面积。相关结论可为齿轨铁路在国内的建设与运营提供参考,为齿轨铁路的研究工作提供新思路与新方向。     

齿轨铁路齿轨系统及轨下基础研究

齿轨铁路采用齿条与齿轮相啮合的方法,以提高线路的爬坡能力。齿轨铁路轨道由齿轨系统、钢轨、轨枕、道床等组成,适用于以旅游观光为主的大坡度山区。具有爬坡能力强、占地面积小、建设对环境破坏小等优点,已在国外得到大量使用,我国在多个旅游地也规划了齿轨铁路。系统研究齿轨系统的种类、轮轨-齿轨过渡装置、齿轨轨下结构,研究表明:在齿轨系统选择时,应综合考虑轨道下部基础、线路建设环境、施工难易程度等因素;过渡装置以三段缓冲入齿装置为最优;由于齿轨轨枕受力的特殊性,使得钢枕适用于齿轨铁路,对钢枕结构优化可延缓道砟劣化,提高道床稳定性,减少养护维修费用。     

预埋螺栓法在轨枕生产中的应用

尼日利亚既有铁路旧线修复改造工程K173～K241里程段采用预应力混凝土轨枕,其轨枕型式设计参照国内新Ⅱ型轨枕,但轨距与既有线路轨距相同,为1 067 mm窄轨距线路。伊巴丹轨枕厂在旧线改造工程中承担制枕、拆除旧线、清筛道碴、铺设新线路、上碴养路的任务,其中使用硫磺水泥砂浆锚固螺栓来安装扣件,在国内采用新Ⅱ型轨枕铺设线路时是不可缺少的步骤。在伊巴丹轨枕厂轨枕生产过程中,通过对轨枕钢模板的改造,使螺旋道钉在生产中已预埋进混凝土轨枕,大大缩减了施工工期,提高了产品质量,克服了污染环境弊端,同时节省了大量的锚固材料。     

马东铁路有砟道床结构和几何断面选型与分析

研究目的:马来西亚东部沿海铁路(简称"马东铁路")具有设计速度较高、当地降雨量大、氯离子腐蚀严重、土质路基、工程造价低等特点,同时其国内窄轨铁路建设经验对该项目参考价值有限,给工程设计、施工和验收带来困难。本文根据马东铁路线路荷载、气候环境、地理区位等因素,基于中国、欧盟及美国铁路技术规范,对该项目有砟道床结构和几何断面选型中道床厚度、砟肩宽度、堆高、道床边坡与排水坡、底砟结构等进行对比、分析与确定,以期为炎热、多雨地区铁路工程项目设计与施工提供参考。研究结论:(1)通过中美欧铁路规范对比及相关研究,建议马东铁路道床厚度取350 mm,砟肩宽度取400 mm(或450 mm),堆高取100 mm,采用新Ⅱ型轨枕,边坡坡度取1∶1.75(或1∶1.5),采用传统底砟结构,排水坡坡度为5%;(2)沥青底砟层结构具有诸多优点,建议马东铁路优先采用;(3)本研究成果可为热带多雨地区有砟道床结构及几何断面选型提供参考。     

两根钢轨之间的奥秘

轨道的基本结构 铁路的轨道结构基本由四大部分组成:即钢轨、轨枕、扣件和道床.轨枕横躺在道床(一般是由碎石组成的有砟道床)上,钢轨"睡"在轨枕上,扣件则把钢轨与轨枕"绑定".为了固定两根钢轨之间的距离,在线路的曲线段还安装有轨距杆.     

国内外板式轨道用扣件简析

国内外板式轨道用扣件简析铁道部专业设计院线路所张庆到目前为止，国内外铁路的轨下基础大多采用传统的道碴道床上铺设木枕或混凝土轨枕的结构型式。随着铁路列车速度的提高和运量的增大，这种习用的轨下基础已逐渐不适应铁路运输发展的需求。因此，许多国家纷纷研究新型...     

大坡道米轨道床阻力及轨排稳定性研究

为研究大坡道米轨(齿轨)有砟轨道结构稳定性,通过建立米轨离散元和有限元轨排模型,分析该结构在不同坡度条件下道床阻力变化及在荷载作用下轨排纵、横向稳定性。研究表明:(1)受轨枕与道床之间正压力减小和道砟颗粒之间接触减弱的共同作用,随着坡度增大,轨枕道床纵、横向阻力逐渐降低,且降低幅度明显高于轨枕与道床间正压力的降低幅度;(2)随着坡度的不断增大,在纵向制动荷载作用下轨枕位移显著增大,且有砟道床整体稳定性逐渐降低;(3)综合考虑轨枕位移及有砟道床整体稳定性,建议米轨有砟轨道最大坡度不超过500‰;(4)在温度荷载及制动荷载作用下,为保证米轨铁路曲线段的横向稳定性,在坡度为250‰时,无齿轨段曲线半径≮700 m,有齿轨段曲线半径≮600 m。     

重载铁路快速弹条扣件配套轨枕设计

结合重载铁路工程项目,将引自国外的快速弹条扣件系统应用到靖神铁路工程。为解决该扣件与国内铁路现有成熟产品配套的问题,在既有国铁Ⅲ型轨枕的基础上,结合快速弹条扣件系统的特点,对扣件进行了配套普通轨枕和桥枕的设计,采用预应力混凝土轨枕设计方法对桥枕的受力及承载能力进行了检算;根据轨枕产品的试制试验情况对接口设计方案进行了细节设计,优化了预埋件周边尺寸控制等,提出了针对预埋件接口的生产制作要求及制作工艺建议。结合工程应用过程中遇到的实际问题,对护轨采用50 kg/m钢轨这一超出设计使用范围的情况进行了相关说明。结果表明,经配套设计的轨枕可满足扣件安装及工程实际应用的需要。     

委内瑞拉北部铁路Tinaco-Anaco段轨枕选型

介绍委内瑞拉既有铁路轨道概况,总结分析国内外主型轨枕结构参数和发展趋势。在此基础上,采用轨枕承载能力、轨枕所提供的道床横向阻力2个主要指标,对比分析我国Ⅲ型有挡肩混凝土轨枕和业主要求采用的DI-WIDAG COOPER E70轨枕。对比分析结果表明,Ⅲ型有挡肩混凝土轨枕各项指标均优于E-70型轨枕,能更好地适应高速、客货共线的运营要求。     

铁路客运专线无碴轨道扣件探讨

研究目的研究无碴轨道扣件结构型式和关键技术,提出我国客运专线扣件技术发展思路和具体设计建议。研究方法结合遂渝铁路无碴轨道综合试验段扣件试验成果和我国客运专线线路和运营条件,总结分析国内外铁路无碴轨道扣件结构型式和技术特点。研究结果提出了无碴轨道宜优先采用带铁垫板的分开式、弹条有螺栓扣压钢轨和铁垫板、单层或双层弹性垫层、轨下基础不设挡肩扣件的建议。研究结论影响无碴轨道扣件设计的主要因素是合理刚度、绝缘性能和钢轨高低、轨距调整能力,可按节点静刚度25~50kN/mm,钢轨高低调整量不小于30mm,轨距调整量-10~ 10mm,道床电阻不小于3Ω·km进行扣件设计。同时在坚持自主创新的原则下,应积极引进Vossloh和Pandrol等扣件先进技术,促进我国铁路技术发展。     

有砟轨道枕下支撑不均匀对道床支承刚度的影响

道床支承刚度是评价道床弹性和承载力的力学指标,多采用单边加载法进行测试。由于有砟轨道Ⅱ、Ⅲ型轨枕道床状态不同,下部支撑不均匀使得道床支承刚度产生误差,所以,推导轨枕翘起长度计算公式并利用单边加载测试法进行对比,分析测试误差。结论如下:(1)按设计要求,Ⅱ、Ⅲ型轨枕测试误差分别为5.59%和4.81%;(2)随着枕中支撑的减弱,Ⅱ、Ⅲ型轨枕测试误差均先逐渐减小,再逐渐增大;(3)当不均匀系数比q_2/q_1为0.5~1.0时,Ⅱ、Ⅲ型轨枕测试误差控制在10%、5%以内,满足规范需要;(4)单边加载测试法会引起非加载枕端翘起,为使测试结果更为准确,测试时应把轨枕两端的扣件及垫板全部拆除。     

基于美标的铁路宽轨距轨枕结构设计与计算

研究目的:基于美国相关规范研究1 667 mm宽轨距轨枕的结构设计,根据基本参数和规定,确定轨枕外形设计原则,基于美国AREMA计算方法计算分析轨枕荷载弯矩,根据外形尺寸和配筋,计算分析轨下及枕中截面承载力弯矩及静载试验值等,为轨枕试验提供依据,确定满足美标要求的宽轨距轨枕的基本设计方法。研究结论:(1)设计的宽轨距轨枕其外形尺寸及钢筋用量满足轨枕供货技术要求;(2)根据美标计算方法,确定了设计的轨枕的承载力弯矩和试验荷载值;(3)计算结果表明,轨枕承载力弯矩大于荷载弯矩;(4)轨枕静载试验及疲劳试验表明,轨枕符合正负弯矩试验的要求和抗疲劳要求;(5)计算与试验表明,设计的宽轨距轨枕满足美标的要求和阿根廷铁路项目使用要求。     

新建铁路道床质量状态参数试验分析

对新线一次铺设跨区间无缝线路的3个施工阶段,即单元轨节锁定前、跨区间无缝线路锁定前、开通(验收)前,进行道床质量状态参数测试。测试结果表明,采用合理的施工工艺和方法,按基本作业流程进行施工,道床质量状态参数能达到规定要求。由于在一次铺设跨区间无缝线路的不同阶段,对道床质量状态的要求各不相同,建议在不同施工阶段,选取不同的道床质量状态参数进行评估。在单元轨节锁定前,为保证无缝线路单元轨节的稳定性,建议采用道床横向阻力作为主要指标来评估道床质量状态;在线路经全面整道达到验收时,由于轨道的整细工作会使部分道床质量状态参数略有下降,这一阶段宜采用横向阻力、枕下刚度等指标对道床质量状态进行较为全面的评估。     

米轨混凝土枕道床横向阻力离散元数值模拟

研究目的:为分析米轨混凝土枕有砟道床横向阻力变化特征,本文首先通过圆筒堆底试验与离散元模拟对道砟的摩擦系数进行标定,然后采用离散元法研究匀速推动轨枕和变速推动轨枕两种情况下米轨道床横向阻力特性,同时用单根轨枕测试法开展米轨道床横向阻力试验以验证离散元模型的正确性,最后利用离散元模型探究道砟堆高和道床肩宽对米轨混凝土枕有砟道床横向阻力的影响。研究结论:(1)通过圆筒堆底试验与离散元模拟发现,道砟颗粒摩擦系数取0. 63时与试验结果相吻合;(2)与匀速推动轨枕相比,变速推动轨枕得到的道床横向阻力仿真值与实测值更吻合,因此变速推轨枕得到的道床横向阻力的仿真精度更高;(3)米轨混凝土枕有砟道床横向阻力随着砟肩堆高的增加而增大,砟肩堆高150 mm能显著提高米轨混凝土枕有砟道床横向阻力;(4)随着道床肩宽的增加,米轨混凝土枕有砟道床横向阻力不断增大,当道床肩宽在400～500 mm之间时对道床横向阻力的提高最经济有效;(5)本研究成果可为米轨铁路无缝线路设计理论和米轨铁路有砟道床设计理论提供参考。     

30t轴重重载铁路轨道刚度研究

重载铁路轨道的刚度由钢轨、支点间距和轨下支承刚度共同决定,合理的轨道刚度对延长轨道结构的使用寿命、减少现场养护维修工作量、提高线路的经济效益有着重要的实际意义。本文结合大秦线重载铁路扣件弹性垫层的使用情况,探讨了在30 t列车轴重作用下,不同钢轨类型及不同道床支承状态所对应的弹性垫层刚度范围。分析认为:30 t轴重重载铁路轨道宜使用68 kg/m钢轨或75 kg/m钢轨;对于新建重载有砟轨道线路弹性垫层刚度选取范围为120~160 kN/mm;对于既有有砟轨道重载改造线路弹性垫层刚度选取范围为100~140 kN/mm;对于刚性道床重载无砟轨道线路弹性垫层刚度选取范围为40~60 kN/mm。     

《新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定》之“正线轨道”

对《新建时速 2 0 0km客货共线铁路设计暂行规定》(铁建设函 [2 0 0 3 ] 43 9号 )轨道部分的条文进行介绍和解释 ,并对相关技术参数进行分析和选择 ,提出适合我国新建时速 2 0 0km客货共线铁路轨道的设计标准 ,包括钢轨、轨枕、扣件类型 ,轨道结构型式 ,无缝线路轨道铺设的要求等     

重载铁路隧道内无砟轨道动力响应

研究目的:采用少维修的无砟轨道结构是重载铁路长大隧道地段的必然选择,本文通过建立车辆-轨道耦合动力学模型,对不同车速、不同轴重、不同轨道结构、不同过渡形式下的系统动力响应进行对比,以确定出最佳轨道类型和过渡段类型,进而为无砟轨道在重载铁路隧道中的设计提供理论依据。研究结论:(1)车速增加对轨下结构的振动加速度影响较大;(2)随着轴重增加,除轮重减载率以外,其他各项指标均随轴重的增加而增大,且增幅较大;(3)长枕套靴式无砟轨道道床垂向应力较小,但脱轨系数大,道床垂向位移较大;双块式无砟轨道钢轨垂向位移小,但道床垂向应力、钢轨垂向力均较大;弹性支承块式无砟轨道脱轨系数和轮重减载率较小,道床垂向应力适中,利于重载铁路环境下铺设使用;(4)将有砟与无砟过渡段设置在路基上时,车辆运行的安全性指标控制得较好,并且因冲击而产生的钢轨加速度明显减小,且扣件的支反力也明显减小;(5)本研究成果对开展重载铁路无砟轨道结构设计具有参考价值。     

国内外弹性轨枕的研究与应用

铺设弹性轨枕是减少有砟轨道结构道床养护维修工作量的一项重要技术措施,国内外均对此开展了大量研究工作。国内外研究现状的总结分析表明:弹性轨枕对于轨道的刚度均匀化、减少道床应力、减轻道床及下部基础的冲击效应具有一定的效果,但铺设弹性轨枕的线路存在轨枕横向阻力降低、钢轨和轨枕振动加速度增大、道床不稳定、线路噪声增加等问题;设计时枕下弹性垫板刚度应与轨道结构的整体受力统一考虑,硬的轨下垫板与非常软的枕下弹性垫板组合使用可能会导致轨枕出现裂纹,软的轨下垫板与硬的枕下弹性垫板组合为较合理的配置方式。总体来看,弹性轨枕对于改善整个轨道结构弹性是有利的,可在下部基础刚度较大的特殊区段使用。     

遂渝线无砟轨道综合试验段无砟道岔施工技术

研究目的:通过遂渝线8组18#无砟道岔现场铺设试验,研究无砟道岔施工工艺和方法,探索影响道岔铺设质量的主要因素.研究结论:(1)国产18#无砟道岔一般应以散件运输、现场原位组装为主;(2)影响道岔铺设质量的主要因素有:道岔、扣件和岔枕的制造精度,运输和吊装过程中轨件的变形、损伤,轨排和扣件安装、调整的精度以及保持精度的能力,道床混凝土施工对轨排的扰动及轨温控制,焊接质量以及锁定轨温,工装设备、检测工具的精度,合理的工艺以及员工的素质等;(3)应加强道岔加工质量的控制,保证道岔加工误差满足规范要求、方便施工操作;道岔的分段考虑施工及运输要求,分段接头不错开布置;加强转辙器基坑处处理,防止道床板开裂;优化道岔前后轨枕类型,尽量采用双块式轨枕;优化道床板分段长度,尽量多设伸缩缝,方便施工及防止道床板开裂;优化扣件及套管设计,减小配合间隙.