高速道岔安全服役影响因素分析

• 作 者: 邱金帅
• 机 构: 北京交通大学
• 出 处: 北京交通大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 高速道岔 安全服役 动力分析 伤损病害 轨道不平顺

在高速运行条件下，列车和道岔的相互作用机理非常复杂，道岔不平顺、道岔转换位移不足、尖轨折断等都往往会大幅增加道岔结构的动力响应，影响高速道岔的安全服役，高速道岔设计、制造、铺设及养护维修中一系列影响高速道岔安全服役状态的问题亟待解决。本文就高速道岔安全服役过程中的关键影响因素：伤损病害、偶然荷载、道岔失稳、道岔不平顺等的产生原因及与高速列车之间的动力响应的相互关系进行了研究。主要工作如下：　　(1)在全面总结和分析国内外高速道岔技术特点和服役状况的基础上，针对高速道岔安全服役影响因素进行分类分析及产生机理研究。高速道岔安全服役影响因素主要包含道岔区不平顺、伤损病害、偶然荷载、道岔失稳等四个方面。　　(2)以客运专线18号可动心轨道岔为研究对象，以ABAQUS大型有限元软件为依托，通过建立车辆一道岔一路基空间耦合模型，为计算分析高速道岔安全服役影响因素提供基础。　　(3)利用车辆一道岔一路基空间耦合模型，从车岔相互作用力、车辆运行安全及平稳性、道岔结构动力性能、路基结构动力性能等方面分析了不同高速道岔安全服役影响因素条件下列车直向过岔时系统动力学特性。在路基不均匀沉降激励下，轮轨横向力最大值为13.489kN，轮轨垂向力最大值为145.685kN，轨道板加速度最大值110.04m/s2，垂向位移最大值为1.307mm；车辆在经过心轨和尖轨时，由于轮轨冲击作用，相互作用力将增大，系统结构变形也较大；同时，车辆安全及平稳性指标、道岔结构变形等均满足规范限值要求。　　(4)对道岔区轨道不平顺激励下侧向过岔进行了研究，并对比分析了伤损病害、钢轨断缝、钢轨碎弯变形影响下高速直向过岔时系统动力响应。侧向过岔经过曲线，由于结构自身特性、轨道不平顺及轮轨作用，轮轨横向力最大值达到25.486kN，横向作用明显增大；通过对比分析直向过岔系统动力响应，认为列车过岔将受到较大影响，特别是在钢轨断缝影响下，轮重减载率达到0.732，接近规范限值，振动响应剧增，不利于列车高速过岔的安全平稳性。　　本文对高速道岔安全服役影响因素进行了分析分析和形成原因研究，同时建立了车辆一道岔一路基空间耦合模型，对影响高速道岔的伤损病害、偶然荷载、道岔失稳、道岔区不平顺进行了对比分析，对高速道岔安全服役的研究具有重要的指导意义。