高速鐵路道岔傷損、劣化機(jī)理研究

《高速鐵路道岔傷損、劣化機(jī)理研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、高速鐵路道岔傷損、劣化機(jī)理研究1緒論1.1研究目的和意義無縫道盆是把道忿內(nèi)的鋼軌接頭傳接或者膠接起來，進(jìn)而消除了鋼軌的接頭，增加了行車的平順性，同時(shí)也延長(zhǎng)了道盆各個(gè)部件的使用壽命，減少了養(yǎng)護(hù)與維修時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本。但與此同時(shí)，無縫道忿以及盆區(qū)線路無縫化是無縫線路盆區(qū)兩端和區(qū)間長(zhǎng)軌條煌聯(lián)在一起，使得溫度荷載下基本軌內(nèi)產(chǎn)生較大的溫度附加力，導(dǎo)致尖軌端部產(chǎn)生了較大的伸縮位移，這對(duì)軌道強(qiáng)度和軌道穩(wěn)定性以及轉(zhuǎn)轍設(shè)備的正常工作都是非常不利的[2]。主要表現(xiàn)在不僅增加了跨區(qū)間無縫線路設(shè)計(jì)、施工和養(yǎng)護(hù)維修的難度，同時(shí)在實(shí)際運(yùn)營中也曾出現(xiàn)

2、過心軌卡阻、間隔鐵破裂、限位器變形、尖軌側(cè)拱等多種病害?？偠灾?，無縫道盆結(jié)構(gòu)受力更為復(fù)雜、傷損病害類型及程度更為繁多[3]。目前我國在無縫道盆設(shè)計(jì)理論體系、道盆平面與關(guān)鍵結(jié)構(gòu)、道盆制造、組裝、運(yùn)輸、鋪設(shè)等方面形成了具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高速道盆技術(shù)體系，擁有了特種斷面翼軌、硫化彈性鐵墊板、水平藏尖式心軌、雙肢彈性可彎心軌、膠結(jié)式轍叉跟端、混凝土道床板、縮短輪載過渡段的長(zhǎng)度、密貼檢查器、多機(jī)多點(diǎn)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等獨(dú)有結(jié)構(gòu)技術(shù)，細(xì)長(zhǎng)桿件精細(xì)加工、柔性吊裝、組裝平臺(tái)逐組組裝、駐廠監(jiān)造等制造關(guān)鍵技術(shù)，組轉(zhuǎn)運(yùn)輸、支撐調(diào)整、精調(diào)軟件等鋪設(shè)技

3、術(shù)，整體技術(shù)水平達(dá)到了德法兩國的先進(jìn)水平，最高試驗(yàn)速度達(dá)到了410km/h，武廣，滬杭、滬寧線上的最高運(yùn)營速度達(dá)到了350km/h，標(biāo)志著我國道盆設(shè)計(jì)、制造、鋪設(shè)技術(shù)跨入國際先進(jìn)行列。然而，我國對(duì)無縫道盆傷損劣化機(jī)理、傷損檢測(cè)及養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)的研究才剛剛起步，目前對(duì)無縫道盆鋼軌磨損、可動(dòng)軌件矢彎變形、滑床臺(tái)板脫空后的輪軌關(guān)系狀態(tài)研究不夠深入，對(duì)橡膠等高分子材料老化的軌道剛度變化及縱向分布規(guī)律不清，對(duì)列車作用下道盆幾何尺寸的變化規(guī)律不了解，特別是對(duì)80-120米長(zhǎng)的波長(zhǎng)不平順，對(duì)列車運(yùn)行安全性、平穩(wěn)性的影響規(guī)律不清楚，以及對(duì)道

4、盆疲勞劣化機(jī)理不了解?？傮w來說，在高速鐵路無縫道盆的病害機(jī)理及養(yǎng)護(hù)方面缺乏科學(xué)的理論指導(dǎo)、完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、有效的檢測(cè)手段、有針對(duì)性的養(yǎng)修對(duì)策。只有從根源上弄清楚問題產(chǎn)生的機(jī)理，才能有效的解決和防治病害，進(jìn)而提高行車的安全性和平穩(wěn)性。因此，對(duì)無縫道貧的傷損及劣化的機(jī)理研究變得格外重要。1.2無縫道盆主要傷損及病害類型隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，伴隨著鐵路第六次大提速的需求，無縫道貧被大面積的鋪設(shè)到鐵路中來，由于鐵路運(yùn)量及速度的提高，列車輪對(duì)加大了對(duì)道貧的動(dòng)力沖擊作用增加，使得無縫道貧的傷損及病害日益凸顯。1.2.1無縫道軌道無縫道軌

5、道主要傷損、病害的種類及成因相對(duì)于普通道貧，冬季無縫道盆在溫度力的作用下鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生巨大的拉應(yīng)力，造成鋼軌收縮；夏季無縫線路鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生巨大的壓應(yīng)力，造成鋼軌伸長(zhǎng)。但由于金屬本身屬性特征：抗拉性能遠(yuǎn)大于抗壓性能的作用，導(dǎo)致冬季無縫線路鋼軌內(nèi)部巨大的拉應(yīng)力在與站線道貧或股道的連接處集中、釋放，帶動(dòng)連接處的鋼軌收縮，造成渡線、站線道貧、站線股道軌縫拉大；而夏季時(shí)，又由于金屬本身屬性特征的作用，不能將冬季的收縮爬行量完全伸長(zhǎng)、釋放，而是以線路碎彎增多的特征表現(xiàn)出來。無縫線路鎖定軌溫也隨之降低。出現(xiàn)了新鋪道貧在經(jīng)過3?5個(gè)冬季鋼軌

6、收縮量的累計(jì)疊加后,加之作業(yè)不當(dāng)、線路鎖定不牢，導(dǎo)致鋼軌爬行、無縫線路鎖定軌溫降低，最后出現(xiàn)尖軌、基本軌被動(dòng)爬行，發(fā)展成尖軌跟端限位器病害產(chǎn)生。無縫道貧的主要病害類型如下：尖軌、心軌位移不足尖軌和心軌后部（最后一牽引點(diǎn)與跟端間）的軌距普遍偏小，頂鐵離縫嚴(yán)重，不密貼頂鐵數(shù)量較多，最大軌距減小量為6mm,最后一牽引點(diǎn)處最大軌距減小量也達(dá)到了5mm。2模型的建立與驗(yàn)證2.1無縫道盆結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及傳力機(jī)理尖軌與可動(dòng)心軌的轉(zhuǎn)換有內(nèi)鎖閉和外鎖閉二種方式。內(nèi)鎖閉是將鎖閉裝置設(shè)在轉(zhuǎn)轍機(jī)的機(jī)構(gòu)內(nèi)部，轉(zhuǎn)轍機(jī)的桿件直接受到列車通過時(shí)產(chǎn)生的車輪橫壓、

7、沖擊振動(dòng)和尖軌反彈力。外鎖閉是通過外鎖閉裝置把密貼尖軌直接鎖閉在基本軌上，由外鎖閉裝置來承受車輪橫壓、沖擊振動(dòng)和尖軌反彈力。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明，采用外鎖閉裝置時(shí)尖軌尖端、心軌尖端的動(dòng)態(tài)水平位移（開口）與動(dòng)態(tài)垂直位移（跳動(dòng)）比采用內(nèi)鎖閉裝置時(shí)小得多。我國提速道盆上采用的是外鎖閉裝置，限制著尖軌與基本軌的相對(duì)位移，因而可將它視為一彈簧裝置。列車側(cè)向過盆時(shí)，因設(shè)有防磨護(hù)軌，車輪將與護(hù)軌發(fā)生水平面內(nèi)的橫向沖擊。由于有多根鋼軌的存在，車輪踏面與鋼軌的接觸點(diǎn)可能會(huì)有一、二、三個(gè)，而且車輪運(yùn)行至道盆不同位置時(shí)，接觸點(diǎn)數(shù)是不斷變化的，因而存在著

8、復(fù)雜的輪軌接觸關(guān)系。法國和中國高速道忿轍叉部分采用了水平藏尖式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，德國高速道盆轉(zhuǎn)轍器部分釆用軌距加寬設(shè)計(jì)。本文在進(jìn)行彳M環(huán)溫度場(chǎng)計(jì)算以及循環(huán)溫度場(chǎng)與車輛荷載親合作用時(shí)，采用通用有限元軟件ANSYS進(jìn)行建模與計(jì)算。ANSYS軟件[36_37]是集結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用有限元