板式无砟轨道无缝道岔刚度均匀化研究

论文摘要

板式无砟轨道无缝道岔作为一种新型高速道岔是高速铁路的重要组成部分,其结构较为复杂,导致道岔轨道垂向刚度沿纵向不平顺,这不仅会影响列车运行的舒适性、安全性,也会增大轮轨作用力,加快道岔结构的损坏。因此,研究新型道岔垂向刚度分布规律,并且对其进行均匀化分析很有必要。研究内容主要如下：详细分析了高速道岔轨道刚度组成及相关计算方法,细致概括了国外和中国高速道岔的轨道刚度配置方法,并依次依据我国高速道岔轨道刚度合理取值5个评判准则：列车运行品质、道岔振动强度、应力水平、变形大小、部件刚度匹配关系,确定时速350km/h板式无砟轨道无缝道岔轨道刚度合理取值及部件刚度合理匹配;建立了完整的板式无砟轨道无缝道岔轨道刚度计算模型,并编制了相应的计算程序。运用所编制的计算程序,得出了我国板式无砟道岔刚度的分布规律,并且分析了间隔铁、滑床台、尖轨与心轨剖切、板下支撑层等对道岔刚度的影响,并与长枕埋入式无砟轨道无缝道岔的分布规律进行了详细的比较；以独立车轮通过道岔垂向刚度不平顺时的单自由度简单模型来研究机车车辆通过轨道不平顺时的动力附加荷载,分析轨道刚度不均匀化程度对轨道各因素的影响规律,并结合工程可行性提出了轨道沿纵向分布的垂向刚度比作为板式道岔均匀化的评判标准,即轨道沿纵向分布的垂向刚度比降至1.3；从轨道刚度取值、垂向刚度比、刚度变化率、工程可行性等方面提出了板式道岔轨道刚度均匀化准则,并分析了合理设置板下胶垫刚度均匀轨道刚度的方法,并运用均匀化准则与方法,对板式无砟轨道无缝道岔轨道刚度均匀化进行了研究,提出了相应的工程方案。另外,通过引入超弹性有限元理论,对板下垫板进行刚度设计与强度检算,为板式道岔刚度均匀化的实现提出了切实可行的方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外道岔发展状况
• 1.2.1 国内道岔发展状况
• 1.2.2 国外道岔发展状况
• 1.3 国内外道岔轨道刚度研究状况
• 1.4 研究内容
• 第2章 板式无砟轨道无缝道岔的刚度组成及部件刚度取值
• 2.1 板式道岔的刚度组成及计算
• 2.2 国内、外高速道岔轨道刚度的特点
• 2.2.1 德国道岔刚度
• 2.2.2 法国道岔刚度
• 2.2.3 中国道岔刚度
• 2.3 高速道岔轨道刚度及部件刚度合理取值的评判准则
• 2.3.1 变形评判准则
• 2.3.2 舒适性评判准则
• 2.3.3 应力评判准则
• 2.3.4 振动强度评判准则
• 2.3.5 部件刚度匹配合理准则
• 2.4 350km/h板式道岔轨道刚度及部件刚度合理取伉
• 第3章 板式无砟轨ill无缝道岔刚度分布规律研究
• 3.1 计算模型
• 3.2 岔区轨道刚度计算方法
• 3.2.1 形函数及*兀刚度矩阵
• 3.2.2 方稃组成与求解
• 3.3 参数取值
• 3.3.1 钢轨
• 3.3.2 扣件
• 3.3.3 其他
• 3.4 板式无砟轨近无缝道岔的刚度分布规
• 3.5 轨道刚度影响因素分析
• 3.5.1 间隔铁的影响
• 3.5.2 滑床台的影响
• 3.5.3 心轨与尖轨刨切的影响
• 3.5.4 扣件刚度的影响
• 3.5.5 板下支撑层刚度的影响
• 3.5.6 道岔板分块的影响
• 第4章 板式道岔垂向刚度均匀化对轮轨系统动力性能影响
• 4.1 簧下质量振动方程
• 4.2 参数取值
• 4.2.1 钢轨及扣件参数
• 4.2.2 车辆参数
• 4.3 道岔垂向刚度不平顺激励
• 4.4 道岔垂向轨道位移不平顺对轮轨系统动力性能的影响
• 4.4.1 道岔沿纵向分布的垂向刚度比的影响
• 4.4.2 扣件刚度的影响
• 4.4.3 道岔型号的影响
• 4.4.4 过岔速度的影响
• 4.5 道岔垂向轨道位移不平顺标准
• 第5章 板式无砟轨道无缝道岔刚度均匀化
• 5.1 均匀化准则及方法
• 5.1.1 均匀化准则
• 5.1.2 均匀化方法
• 5.2 350km/h板式无缝道岔轨道刚度均匀化分析
• 5.2.1 均匀方案分析
• 5.2.2 均匀措施对扣件抗扭刚度的影响
• 5.3 超弹理论在板下胶垫中的应用
• 5.3.1 橡胶的基本特性
• 5.3.2 橡胶的本构模型
• 5.4 部分支承沟槽型橡胶垫板
• 5.4.1 垫版刚度规律分析
• 5.4.2 垫板强度分析
• 5.4.3 板下胶垫沟槽设置
• 第6章 结论与展望
• 6.1 主要工作与结论
• 6.2 未来工作与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的学术论文