车辆_道岔系统横向振动特性研究
列车一轨道(桥梁)系统横向振动稳定性分析
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｔｈｅ ｍｅ ｈ ｎ ｓ Ｏ ｒ ｉ ｅ ａｌ ｅ ｔｗａ ｅ ｏ ｔ ａ ｅ ｏ ｂｅ ｕ ｔ ｂｉ ｔ ｛ｌ ｔ ｒ ｌｍ ｏ ｅ ｅ ｒ ｉ — ｃ ａ ｉ ｍ ｆｔ ａｎ ｄ ｒ ｉｍ ｎ ｓ ｄ ｍ ｎｓ ｒ ｔ ｄ ｔ ｎｓ ａ ｌ ｙ Ｏ ａ ｅ ａ ｉ ｖ ｍ ｎｔＯｆｔ ａ ｎ ｔａ ｋ（ ｉ ｇ ｒ ｃ ｂｒｄ ｅ）ｓ ｓ ｅ ．Ｏｎ ｔ ｅ ｂａ ｉ ｆｔ ｅ ｅ ｅ ｇｙ ｉ ｃ ｅ ｎ ｅ ｈｏ ｏ ｔ ｂｉｉｙ ａ ａ ｙｓｓｏ ｙ ｔ ｍ ｖｅ ｅ ｔ ｙ ｔｍ ｈ ｓ ｓｏ ｈ ｎ ｒ ｎ ｒ ｍｅ ｔｍ ｔ ｄ ｆ ｒ ｓ ａ ｌｔ ｎ ｌ ｉ ｆｓ ｓ ｅ ｍｏ ｍ ｎ ，
列车一 轨道 （ 桥梁 ） 系统横 向振动稳定性分析
曾庆 元 ， 周 智 辉 ， 赫 丹 ， 文 颖
（ 南大学 土木工程学院 ， 南 长沙 中 湖
４０ ７ ） １ ０ ５
摘 要 ： 证 列 车 脱 轨 力 学 机 理 是 列 车～ 道 （ 梁 ） 统 横 向振 动 丧 失 稳 定 。基 于 系 统 运 动 稳 定 性 能 量 增 量 分 论 轨 桥 系 析 方 法 ， 出列 车 一 道 （ 梁 ） 统 横 向 振 动 稳 定 性 分 析 的 能量 增 量 判 别 准 则 ： 提 轨 桥 系 当列 车一 道 （ 梁 ） 统 横 向振 动 轨 桥 系 极 限 抗 力 做 功 增 量 大 于 系统 横 向振 动 最 大 输 入 能 量 增 量 时 ， 向振 动 状 态 稳 定 ； 之 ， 统 横 向振 动 状 态 不 稳 定 ； 横 反 系 二 者 相 等 时 ， 向振 动 状 态 处 于 失 稳 临 界 状 态 。基 于 上 述 准则 ， 出 系 统 横 向 振 动 失稳 临界 车速 与容 许 极 限车 速 横 提 分 析 方 法 ， 结 合 实 例 证 明 方 法 的 可 行 性 。采 用 上 述 方 法 得 到高 速 铁 路 板 式 无 砟 轨 道 列 车 失 稳 临 界 车 速 为 ６ ７ 并 ０． ５ｋ ｈ 容 许 极 限 车 速 为 ４ ６ｋ ｈ 证 明 我 国 高 速 铁 路 运 行 安 全 度较 高 。 ｍ／ ， ８ ｍ／ ， 关 键 词 ： 车 脱 轨 ； 定 性 ；临 界 车 速 ； 许 车 速 ；高速 铁 路 列 稳 容
车辆通过道岔时转向架结构系统振动特性研究
首先把柔体变形的 Ritz 近似代入到 Hamilton 理论方程中，然后使用变分原理，可得出柔体的运 动方程
⎧ 0 ⎫ ⎧a ⎫ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎬ + k (ω,q,q M ( q ) ⎨ω ) + ⎨ 0 ⎬ = h ( r,q,") ⎪q ⎪ ⎪K q ⎪ ⎩ ⎭ ⎩ (q ) ⎭
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收稿日期：2005-05-27；修改日期：2005-10-28 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50575020) 作者简介：*金新灿(1961)，浙江诸暨人，高工，博士生，从事结构工程研究(E-mail: jinxincan@)； 孙守光(1962)，黑龙江人，教授，博士，院长，从事结构工程研究； 陈光雄(1962)，广西人，教授，博士，从事结构工程研究。
图 2 作用于弹性构架的动态载荷 (第一阶扭转模态振型(25Hz)) Fig.2 Dynamicaly loaded elastic body (1st eigenmode: Torsion at 25Hz)
3 高速客车和轮轨线路系统的多体 系统模型建立
针对所研究客车和线路耦合系统的特点及分 析目标，利用 SIMPACK 软件建立了高速客车和轮 轨线路系统的多体系统模型。模型中，转向架构架 可通过上述的 SID 文件的数据描述为 MBS 模型中 的弹性体，多组线性弹簧和阻尼单元组合描述了一 系和二系的悬挂单元。高速客车的多体模型共包括 十三个刚体(一个车体、四个轮对、八个轴箱)和二 个弹性体(构架)，见图 3。
STUDY ON VIBRATIONAL CHARACTERISTICS OF RAILWAY BOGIE WHEN ROLLING-STOCK RUNNING THROUGH A SWITCH
曲线轨道钢轨横向振动频域响应特性研究
Abstract: Model/ng the in-plane dynamic behavior of a curved railway track subjected to fixed harmonic loads is impor tant to understand Cs dynamic characteristics. Periodic dmcreto supported curved Euler bexm was used to simulate dy namic response of the curved track as C is part of circular structure with the cyclic length of fastener spacing. The me chanical model of in-plane vibration response of the curved track was mapped to a virtual circular ring beam with the same radius. The circular ring beam was rexarded as a periodic structure with fastener support spacing as the period. Based on the frequenca-domain dynamic response characteristics of periodic structure under moving resonant load, the lateral dynamic response of the curved Wack rail can be solved in one periodic basic element. Using the basic properties ofthefaequenOydomaon dynamo aesponseofthetaak stauOtuae, themathematoaomodeoftheaaooand thegeneaaoozed waw number were defined, and then the Fourier series was used to express the in-plane vibration response of the curved Wack. In the frequence domain, the mathematical modes superposition method was used to express the in-plane vibration response of the rail, and finally the frequenca-domain analytical model of the in-plane vibration response of the curved taack aaoowasestabooshed.Fonaoy, based on thepaaameteaanaoysoso theeecto oate aa osuppo at st one s, oateaaosupport damping coefficient, the fastener support spacing and the curve radius, the frequence domain response characteris tics of the lateral vibration of the curved Wack rail were obtained. Key words: curved Wack ； basic element ； mathematical mode ； in-plane dynamic response ； frequence response function
地铁道岔区段道床板振动特性分析
地铁道岔区段道床板振动特性分析随着社会的发展，轨道交通的优势越来越明显，对国家经济发展发挥了很重要的作用。
但是随着城市地铁的大规模兴建，地铁运行过程中产生的振动和噪声问题也越来越严重。
列车运行时，会造成钢轨和道床板的振动，如果振动过大，不但会对周围居民生活及环境造成较大的影响，还会缩短道岔区段扣件和钢轨的使用寿命，进而直接影响列车的行驶安全。
因此，道岔区段减振降噪设计是城市地铁面临的一个重要课题。
地铁停车场咽喉区道岔较多，线路复杂，列车轮轨与钢轨相撞会产生较大激励。
地铁道岔区段的振动较复杂，因此对周围居民的居住舒适度影响更大，削弱建筑的适用属性[1-2]。
研究者们对道岔区段振动特性进行了大量的研究工作，得出许多很有用的研究成果，对道岔区段的减振降噪设计提供了理论指导。
列车运行过程中引起的道岔段地面振动大于直线段，因此，道岔区段的减振和隔振防护很重要[3]。
现阶段，国外研究者多利用工程措施改变结构本身的自振频率和结构刚度，达到减振降噪的目的，也有通过实验模拟分析列车运行时道岔区段的振动特性及传播规律[4-6]。
“凡是不受制约的权力，必定被滥用；权力被滥用，必然导致政治腐败……权力行使者如能按照人民的意志行使权力，或者权力所有者能够控制权力的行使，防止权力滥用，权力就成为为人民谋利益的工具。
相反，如果权力行使者脱离权力所有者的监督和制约，人民给予的权力就会成为少数人牟取私利的工具”［42］。
女贪官腐败也是如此，监督制约乏力是其形成的一个重要原因。
目前，在国内研究中，面临实地研究不足，缺乏试验数据，地铁车辆运行时振动预测模型不适用等情况[7-8]。
列车通过道岔区段时，车轮和轨道的耦合振动，经钢轨传到路基，直至传递到地面；振源距离部分上盖建筑往往较近，进而导致地铁上盖建筑的振动可能超过标准限值[9-10]。
某地铁车辆段的现场测试结果表明，当列车以规定速度通过时，其正上方住宅楼的振动竟高达85 dB[11]。
高速铁路道岔的振动与噪声控制技术研究
高速铁路道岔的振动与噪声控制技术研究高速铁路的发展已经成为现代交通领域的重要组成部分。
然而，高速列车在运行过程中会产生振动和噪声，对列车乘客、附近居民以及环境造成不利影响。
因此，研究和应用高速铁路道岔的振动与噪声控制技术变得至关重要。
高速铁路道岔是连接不同方向铁轨的关键设备，负责实现列车的转向。
然而，由于道岔结构复杂、高速运行时的受力情况复杂以及列车在经过道岔时产生的振动和噪声难以避免，通过研究和应用振动与噪声控制技术可以有效减少振动和噪声产生，提高乘客的乘坐舒适度以及减少对周围环境的影响。
首先，应根据道岔结构的特点和振动噪声的传导途径，进行系统的振动与噪声分析。
可以使用有限元分析方法对道岔结构进行建模，预测振动和噪声的产生和传播情况。
通过对模型的分析，可以定位振动与噪声的主要来源，有针对性地制定控制策略。
其次，可以采取一些传统的振动与噪声控制技术进行改进与应用。
例如，在道岔关键部位安装减振垫或减振橡胶，可以有效地吸收振动能量，减少振动和噪声的产生。
此外，通过对道岔材料的选择和优化设计，可以降低振动和噪声的传导性能。
更重要的是，合理设置道岔的几何形状和布置方式，可以减少列车与道岔之间的摩擦和碰撞，从而减少振动和噪声的产生。
此外，近年来，随着科技的不断进步，新型的振动与噪声控制技术也在逐渐应用于高速铁路道岔。
例如，可以采用主动振动控制技术，在道岔结构上安装振动传感器和执行器，通过控制信号实现对振动的主动抑制。
这种技术可以根据振动的特点和传播规律，实时调整控制策略，达到最佳的振动控制效果。
另外，结构优化也是振动与噪声控制的重要手段之一。
通过对道岔结构的重新设计和优化，可以降低强制激励和共振效应，从而减少振动和噪声的产生。
在优化设计过程中，可以运用一些先进的优化方法和算法，例如遗传算法、人工神经网络等，以实现最佳的结构性能。
除了对道岔结构本身的振动与噪声控制，在列车运行过程中，还可以通过优化列车的动力学特性和运行参数，减少振动和噪声的产生。
重载铁路曲线高墩桥梁横向振动性能研究
摘 要随着国内货运铁路扩能改造进程的不断推进，我国既有铁路向着大轴重、高牵引和密运行的重载铁路方向持续发展。
当前重载铁路线大多分布于中西部地区，为了适应山高陡坡和复杂多变的地质特征，既有线设计时设置了大量的曲线高墩桥梁。
由于高墩桥梁的横向抗弯线刚度较小，重载列车通过曲线桥梁时会产生更大的横向离心力，导致曲线高墩桥梁的横向振动响应增大，对重载列车的正常通行产生一定程度的影响。
因此，论文以重载铁路曲线高墩桥梁为研究对象，结合理论分析和运营性能试验，开展了重载铁路在役曲线高墩桥梁在重载列车运输条件下的横向振动性能研究。
主要研究成果如下：（1）建立了重载铁路典型在役高墩桥梁的弹塑性动力有限元模型，考虑不同的桥墩高度分析了桥梁的自振频率变化规律；进而考虑不同运行速度和轴重的过桥列车荷载作用，开展了重载列车过桥的车桥耦合动力时程分析，包括横向振幅和横向加速度等动力响应规律。
研究结果表明：随着车速的增加，桥跨跨中横向振幅呈增大趋势，而墩顶横向振幅与速度相关性较小；随着轴重的增加，墩顶横向振幅比跨中横向振幅增长幅度大。
（2）建立了不同曲线半径重载重载铁路曲线高墩桥梁的动力有限元模型，分析不同轴重、行车速度等因素对各种曲线半径高墩桥梁横向动力响应的影响规律，得到了不同曲线半径高墩桥梁的横向振幅和横向加速度动力响应的变化特点及规律。
研究结果表明：曲线高墩桥梁横向振幅在达到设计车速80 km/h时幅值最小；曲线高墩桥梁的横向振幅及横向加速度与轴重呈正相关；而曲线高墩桥梁的横向振幅及横向加速度与曲线半径呈负相关。
（3）选取在役重载铁路典型曲线高墩桥梁开展动力性能试验并与前述数值模拟分析结果进行对比，进一步验证曲线高墩铁路桥梁在重载运输条件下的动力性能及响应规律。
研究结果表明：选取的重载铁路桥梁能满足重载列车安全运行，试验数据验证了计算模型的正确性与适用性。
关键词：重载铁路；曲线高墩桥梁；曲线半径；动力时程分析；横向振动性能；横向振幅AbstractWith the continuous progress of the expansion and reconstruction of freight railway, the existing railways in China are developing towards the direction of heavy load railway with large axle load, high traction and dense operation. At present, most heavy-duty railway lines are distributed in the central and western regions. In order to adapt to the high and steep slopes of mountains and the complex and changeable geological features, a large number of curved pier Bridges have been set up in the design of existing railway lines. Because the transverse bending line stiffness of the bridge with high piers is small, the transverse centrifugal force will be greater when the heavy load train passes the curved bridge, resulting in the increase of the transverse vibration response of the bridge with high piers with curves, which has a certain degree of influence on the normal passage of the heavy load train. Therefore, this thesis studies the transverse vibration performance of the curved high-pier bridge in service under the condition of heavy load train transportation by taking the curved high-pier bridge of heavy load railway as the research object, combining with theoretical analysis and operation performance test. The main research results are as follows:(1)The elastic-plastic dynamic finite element model of a typical bridge with high pier in service is established. Then, considering the load action of the crossing train with different running speed and axle weight, the vehicle-bridge coupling dynamic time-history analysis of the crossing train with heavy load is carried out, including the dynamic response laws such as transverse amplitude and transverse acceleration. The results show that the transverse amplitude of the bridge increases with the increase of the vehicle speed, but the correlation between the transverse amplitude and the velocity is small. With the increase of axle weight, the transverse amplitude of pier top increases more than that of mid-span.(2)Established different curve radius overloaded overload dynamic finite element model of railway curve of high pier bridge, analysis of all kinds of different axle load, speed and other factors on the curve radius of the influence law of high bridge piertransverse dynamic response, the different curve radius of high bridge pier transverse and lateral acceleration amplitude change characteristics and regularity of dynamic response. The results show that the transverse amplitude of curvilinear bridge with high pier is the smallest when it reaches the design speed of 80 km/h. The transverse amplitude and transverse acceleration of curved high pier bridge are positively correlated with the axial weight. The transverse amplitude and lateral acceleration of curved pier bridge are negatively correlated with the curve radius.(3)A typical curvilinear high-pier railway bridge in service was selected to carry out dynamic performance test and compared with the above theoretical analysis results to further verify the dynamic performance and response law of curvilinear high-pier railway bridge under the condition of heavy load transportation. The results show that the selected heavy-load railway bridge can satisfy the safety of heavy-load trains, and the test data verify the correctness and applicability of the calculation model.Key words: heavy haul railway, high pier curved bridge, curve radius, dynamic time-history analysis, lateral vibration performance, lateral vibration目 录第一章绪论 (1)1.1 研究的背景及意义 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究意义 (3)1.2 国内外研究现状 (3)1.2.1 桥梁横向振动研究 (3)1.2.2 曲线桥梁研究现状 (5)1.2.3 高墩桥梁研究现状 (6)1.3 本文主要研究内容 (7)第二章重载铁路曲线高墩桥梁横向振动性能理论研究 (9)2.1 重载铁路曲线高墩桥梁设计基本理论 (9)2.1.1 高墩设计 (9)2.1.2 重载铁路曲线桥梁设计基本理论 (11)2.2 动力性能参数的确定 (13)2.2.1 横向自振频率 (13)2.2.2 横向振幅 (15)2.2.3 横向加速度 (18)2.3 桥墩动力参数理论计算 (18)2.3.1 桥墩横向动力参数 (18)2.3.2 桥墩墩顶横向水平位移 (19)2.4 本章小结 (21)第三章不同运行条件下重载铁路高墩桥梁横向动力性能分析 (23)3.1 有限元模型模态分析 (23)3.1.1 钢筋混凝土矩形板式低墩铁路桥梁 (23)3.1.2 矩形高墩铁路桥梁 (25)3.2 不同车速下重载铁路桥梁横向动力响应分析 (27)3.2.1 横向振幅 (28)3.2.3 横向加速度 (32)3.3 不同轴重作用下重载铁路桥梁横向动力响应分析 (33)3.3.1 横向振幅 (33)3.3.2 横向加速度 (35)3.4 不同墩高重载铁路桥梁横向动力响应分析 (37)3.4.1 横向振幅 (38)3.4.2 横向加速度 (39)3.5 本章小结 (40)第四章曲线半径对重载铁路高墩桥梁动力性能影响研究 (41)4.1 曲线桥梁动力模型建立与基频分析 (41)4.2 小半径曲线桥梁动力性能分析 (44)4.2.1 不同车速下小半径曲线桥梁动力响应分析 (44)4.2.2 不同轴重列车作用下小半径曲线桥梁动力性能分析 (48)4.3 不同曲线半径高墩桥梁动力性能研究 (50)4.3.1 横向振幅 (50)4.3.2 横向加速度 (51)4.4 本章小结 (53)第五章重载铁路曲线高墩桥梁运营性能试验 (54)5.1 试验测试内容及测点布置 (54)5.2 运营性能试验测试结果统计 (55)5.3 运营性能试验测试与理论分析结果对比 (58)5.2.1 跨中横向振幅 (58)5.2.2 跨中横向加速度 (61)5.2.3 桥墩墩顶横向振幅 (63)5.4 本章小结 (64)第六章结论与展望 (66)6.1 结论 (66)6.2 展望 (67)参考文献 (68)致谢 (72)个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 (73)第一章 绪 论1.1 研究的背景及意义1.1.1 研究背景上个世纪中期，因经济的快速复苏，交通行业也蒸蒸日上，激烈的市场环境促进了高效的运输方式的发展。
高铁车辆振动控制研究
高铁车辆振动控制研究一、前言高铁作为交通行业中最受欢迎的快速交通工具之一，其运行速度和始发与终点之间的时间成本都大大缩短了。
但是，高铁车辆振动方面的问题也受到了广泛的关注。
高速铁路上由于因为瞬间的速度变化和弯道等因素，使得车体不可避免的会出现振动。
这种振动一方面会影响列车的舒适性，另一方面还会对车辆的安全性产生不良影响。
因此，以高铁车辆振动控制技术的研究不仅有助于提升列车行驶的舒适性，更重要的是有助于提高列车的安全性指标。
二、高铁车辆振动的分类高铁列车的振动分为两种类型，即弯道振动和平直路振动。
不同类型的振动会对列车性能产生不同的影响。
（一）弯道振动在高速行驶时，弯道上的速度偏离直线运动速度可能导致列车出现侧向振动，这种振动会引起列车的侧向滑动。
由于弯度半径的变动和相对速度的变化，弯道振动对车体的挠曲和扭转都会产生影响。
（二）平直路振动在高速行驶的平直路上，车体同时会出现横向和纵向振动，这种振动主要由轮对、车轮、轴箱和悬挂系统等因素共同作用而产生。
这种振动不仅会影响列车的舒适性，还会对车辆的结构和机械性能产生不良影响。
三、高铁车辆振动控制的方法在高铁车辆振动控制方面，可以采用以下方法：（一）减震减震是通过在车体悬挂系统、车轮、轴箱和车体等部位安装弹簧和减震器，减少车体振动对车体的影响。
如采用空气弹簧悬挂系统，会使车体受调节的阻尼力越来越小，实现车体在转弯时的动态性能控制。
（二）主动控制方法主动控制方法是通过对车体的动力系统进行控制，减少车体的振动和噪声。
这种方法可以从机械模型、控制方法和调节器等方面实现车体的主动振动控制。
（三）有限元仿真有限元分析可以模拟不同状态下的车辆振动，预测车辆振动对驾驶员、乘客和建筑结构产生的影响。
这种方法可以用于高速铁路系统的系统性能分析和优化设计。
四、高铁车辆振动控制的优势高铁车辆振动控制技术可以从以下方面提升列车过路舒适度和安全性：（一）减少车体与轨道之间的摩擦，缩短列车加速和制动的响应时间，从而提高列车的安全性指标。
高速铁路车辆—道岔—桥梁耦合振动理论及应用研究
高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动理论及应用研究
在高速铁路系统中，车辆、道岔和桥梁是三个重要的组成部分。车辆是铁路 运输的载体，道岔是车辆转换轨道的设备，而桥梁则是跨越障碍物的结构。在实 际运行中，这三个部分的耦合振动会直接影响高速铁路的运行安全和乘坐舒适度。 因此，开展高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动的研究具有重要意义。
高速铁路车辆—道岔—桥梁耦 合振动理论及应用研究
高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合 振动理论及应用研究
高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动理论及应用研究
随着高速铁路的快速发展，车辆、道岔和桥梁的耦合振动问题越来越受到。 本次演示将围绕高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动理论及应用研究展开讨论， 旨在深入探讨这一领域的理论模型和分析方法，提出相应的应用研究方向。
未来发展趋势和展望
总之，高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动理论及应用研究是涉及多个领域 的综合性研究课题，具有很高的实际应用价值和理论研究意义。通过深入研究和 不断创新，有望为高速铁路的可持续发展提供重要支撑和保障。
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高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合 振动理论研究现状和不足
高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动理论研究现状和不足
目前，国内外学者已经对高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动进行了大量研 究，取得了一定的成果。主要研究方向包括耦合振动的数值模拟、优化设计和监 测诊断等。然而，仍存在一些不足之处，如缺乏对复杂环境下耦合振动的全面认 识，以及现有研究方法的局限性等。因此，需要进一步深入研究高速铁路车辆、 道岔和桥梁耦合振动理论及工程应用。
高速铁路车辆、道岔和桥梁耦合振动理论研究现状和不足
高速铁路车辆运行状态监测及故障诊断是保证高速铁路安全运营的重要手段。 通过实时监测车辆的运行状态，可以及时发现并解决潜在的安全隐患。同时，对 故障进行诊断和预警，可以避免事故的发生，提高运营效率。在监测和诊断过程 中，可以利用物联网、大数据和人工智能等技术，建立一个全面的监测体系，实 现对车辆、道岔和桥梁状态的实时监控和智能分析。
列车提速后的铁路桥梁横向振动控制
摘 要 列 车 提 速 后 ， 车 轮 轴 横 向 荷 载 击 打 轮 轨 一 梁 的频 率 提 高 ， 车 横 向 蛇 形 运 动 加剧 。跨 距 大 于等 于 ３ 的 列 桥 列 ２ ｍ 桥 梁 可 能 出现 拍 击 振 动 。 建 立 桥 梁 横 向 振 动 方 程 的 基 础 上 ， 析 了 列车 时速 与列 车 轮 轴 激 振荷 载频 率 的 关系 。 在 分 依
列 车在 行使过 程 中会产 生 蛇行运 动＿ 。 １ 文献 ［ ］ ］ ２ 通过
模 拟表 明 ， 种蛇 行 运 动会 引 起 车辆 与 桥梁 横 向耦 这
合 振动 。 于货 车Байду номын сангаас６ 对 ２当车 速高 于７ ｍ／ 时 ， 向 ０ｋ ｈ 横
振 幅加 大 ， 速度 越高 越 突出 。 车提速后 通 过桥 梁 且 列
列 车提 速 后 的铁 路 桥 梁 横 向振 动 控 制
同长 虹 ， 黄 建 龙。 李 国 芳 张小 栋。 ， ，
（ 兰州 城 市 学 院 机 械 检 测 与 故 障诊 断研 究 所 兰 州 ， ３ ０ ０ ７０７） （ 州 理 工 大 学 机 电 学 院 兰 州 ， ３ ０ ０ （ 西 安 交 通 大 学 机 械 工 程学 院 西 安 ， １ ０ ９ 兰 ７０４） 。 ７０４）
的横 向 振 动 方 程 为
ｈ 货 车 也 达 １ ０ｋ ｈ ， ６ ｍ／ 。由 于列 车 车轮 对 横 摆 和摇
浅析道岔区段及曲线横向加速度的控制
浅纖麵假麵线满囱麵速瘸的趨制重刘磊(中国铁路上海局集团有限公司杭州工务段，浙江杭州310009 )摘要：我国既有线铁路绝大多数都是客货混跑，道岔区段养护维修质量不高，曲线超高的设置矛盾颇多。
随着电气化改造完成提速后，列车快速通过道岔和曲线时，由轨向、复合不平顺、连续小高低、焊缝病害、曲线 地段欠超高等引起的横向加速度晃车越来越多。
本文通过以梅峰站为例，根据晃车仪、轨检车数据，结合波形 图和现场人工检查情况，对道岔区段及曲线横向加速度扣分进行分析，找出具体原因，介绍橫向加速度的整治 方法，以便指导现场铁路工务养护维修作业人员进行横向加速度超限整修。
关键词：道岔；曲线；轨向；超高；横向加速度中图分类号：U224.1 文献标识码：B文章编号：1674-2427 ( 2019 ) 03-0005-08宣杭铁路建成于1992年，2004年铺设无缝线路，是一条客货共线的既有线。
其中梅峰站是宣杭铁路 上的一个中间站。
2017年初根据宣杭铁路泗杭电气 化改造工程需要，车站到发线有效长度延长至1050 米及以上，电气化范围内站后运营设备按电气化要 求配套进行改造，梅峰站于2017年末完成股道、道 岔大修更换。
内燃机车改为电气机车牵引后，伴随 着线路速度的提高，对轨道平顺性要求也更高。
梅峰站杭端下行道岔依次是N10 (专线7623 P60-1/12 顺向右开）、N8(专线 7623 P60-1/12 逆 向右开）、N2 (专线7623 P60-1/12左开顺向）道 岔。
下行梅峰N2、8岔和上行梅峰N4、6岔构成1组菱形交叉渡线，菱形道岔为专线7623 P60-6号，辙叉长度3582mm,全长21190mm。
梅峰N2岔尖轨 尖31米直线后转为下行K154.049-丨55.093曲线，全 长1043.96m,左旋方向，曲线半径1200m,缓和曲线 150m,超高丨00mm,铺设时间为2004年，最近一 次更换时期为2013年9月。
高速铁路道岔的横向承载能力分析
高速铁路道岔的横向承载能力分析随着高铁网络的不断发展，铁路交通系统逐渐成为现代交通的重要组成部分。
高速铁路道岔作为高铁系统中的重要设备之一，扮演着连接不同铁路线路、调整列车行进方向的关键角色。
在高铁运行中，道岔的运行稳定性和横向承载能力很重要，它们对保证运行的安全和顺畅起着至关重要的作用。
横向承载能力是指道岔在列车通过的过程中所能承受的横向力的能力。
它的分析和评估是确保道岔安全运行的基础，因为超过道岔承载能力的横向力可能会导致道岔受损、脱轨或发生其他严重事故。
因此，了解和评估高速铁路道岔的横向承载能力尤为重要。
首先，要了解高速铁路道岔如何承载横向力。
道岔的横向承载能力主要依赖于两个要素：道岔的结构和材料。
道岔通常由导向槽、移动舌轨和定位舌轨组成。
导向槽使得列车能够顺利接入和退出道岔，移动舌轨用于切换列车的行进方向，定位舌轨则起到固定移动舌轨位置的作用。
高速铁路道岔的材料通常采用高强度钢材制造，以保证其承载能力和耐久性。
其次，了解高速铁路道岔的横向承载能力测试方法和评估标准。
为了确保道岔的安全性能，必须对其进行严格的测试和评估。
常用的测试方法包括静态和动态负荷试验，通过施加不同大小的载荷来评估道岔的承载能力。
评估标准主要由铁路行业相关标准和规范制定，例如中国铁路总公司颁布的《高速铁路道岔技术条件》以及国际铁路联盟等组织推荐的标准。
这些标准规定了道岔应满足的最小横向承载能力要求，以确保道岔在列车通过过程中的稳定性和安全性。
此外，还需要对高速铁路道岔横向承载能力进行定期维护和监测。
道岔的横向承载能力会随着时间的推移而变化，因此定期的维护和监测是必不可少的。
维护包括对道岔部件的检修和更换，以保证其在使用寿命内的承载能力。
监测则通过定期检测和测量，以及使用设备如液压压力机等工具来评估道岔的横向承载能力。
这样可以及时发现和解决道岔承载能力下降的问题，并采取相应措施确保道岔的安全运行。
综上所述，高速铁路道岔的横向承载能力分析是确保铁路交通安全和顺畅运行的关键环节。
城市轨道交通道岔振动测试分析
城市轨道交通道岔振动测试分析摘要：为研究城市轨道交通道岔振动特性，对某地铁线路上一典型高架道岔区进行振动测试，得到多组列车通过时道岔尖轨、导轨和辙叉处的钢轨及道床振动加速度。
统计振动加速度的峰值，并对加速度信号进行谱分析。
采用WK频率计权曲线对实测道床加速度进行Z振级计算，并与车速60km/h时普通轨道的道床振动进行对比。
分析结果表明:列车以30km/h左右的车速通过道岔区段时，钢轨振动存在多个明显的冲击峰值，其主要频域成分在200Hz以上。
道床振动时域峰值在2g左右，在50～100Hz频率范围内存在明显峰值，在20～50Hz频率范围内道岔区道床振动的Z振级较普通轨道道床振动大5～10dB。
关键词：道岔区振动；振动实测；Z振级引言道岔是城市轨道交通中必不可少的线路转换设备，同时也是轨道上的薄弱部分，其状态优劣影响着运营和行车安全[1]。
道岔主要由转辙器（道岔尖轨）、导轨（连接部分）和辙叉及护轨三部分构成。
其中，转辙器由两根尖轨和两根基本轨构成。
城市轨道交通属于中等轴重且时速低于200km，采用固定式辙叉。
在辙叉中，有害空间会使转向架通过时产生剧烈摇摆。
列车过岔时，轮轨力的强大冲击作用会导致道岔出现磨损、裂纹等伤损，从而影响列车正常运行，有可能引发重大事故。
因此，研究道岔伤损，对保障列车行车安全具有重要意义[2]。
列车过岔产生的振动信号蕴含了丰富的道岔伤损信息，对其进行测试和分析，是能够提取出有效伤损信息的重要前提[3]。
随着测试技术的发展，轨道交通中振动测试越来越方便快捷。
与应力应变测试相比，对轨道结构构件的振动加速度的测试具有布点快、易拆装、信号稳定性高等优点。
目前，振动测试广泛地应用于结构健康监测、环境评价、轨道减振效果评估等各个领域。
为了得到足够的有意义的振动数据，需要精密的测量仪器和周全细致的测试方案。
对现场振动实测数据进行分析得出的结论能够印证计算机数值模拟方法的正确性，并为经验模型中参数的确定提供依据[4]。
车桥及车轨时变系统横向振动计算中的根本问题与列车脱轨能量随机分析理论
动加速度波形图 （ 习惯 称为蛇行 波） ，统计测试结 果时发现轨道平顺性好 的区段 的机车 ，空、重货车
有空隙 （ 习惯称最大空隙为游间） ，车轮与钢轨 的 表明轨道不平顺对此系统横 向振动很有影响。但是 横 向衔接条件列不出来 ，虽经迭代法求解 ，可使 轮 下列结果不体现轨道不平顺对此系统横 向振动很有 轨接触力的衔接条件逐步满足 ， 不能使 轮轨横 向 影响 ， 但 更不体现它是引起此系统横 向振动 的主因。 （ ）１７ 年京广线 南沙河桥 ４ １ ９３ ８ｍ标准钢桁梁 位移衔接条件满足 ，使此系统横 向振动方程组解的
１ 此系统横 向振动计算 中的根本问题
１ １ 分别建立车辆、桥梁 Ｉ ． 或轨遵 ）的横向振 动
局线桥检测设计所与我们合作在通辽干线上测试 了 时速为 ６ ｍ・ 的机车 ，空、重货车构架横 向振 ０ｋ ｈ
方程组 ．不能得出此系统横向振动的适定解 构架蛇行波标准差 分别 为 ２ ｒ －～，４ ｍ・ ８ｃ Ｓ ｎ ９ｃ 国内外都是分别建立车辆振动方程组 （ 用拉格 ｓ 一 ４ ｒ・一 ，轨 道平 顺性 差 的区段 的机 车 ，空 、 １ｃ ｓ ｎ 朗日 方程或动静法）与桥梁振动方程组 （ 用有限单 则 分别 为 ３ ｒ・一，９ ｍ－～，６ ９ｃ ｓ ｎ １ｃ ｓ ８ 元法） ，用车轮与钢轨的相互作用力将 两组方程联 重货车的 ＣＩＩ Ｓ～ Ｔ － 越 大 ，振 动 响 应越 大 。这 些 测 试 结 果 系起来 ，用迭代法求解。由于车轮轮缘与钢轨之间
列车脱轨及桥梁横向刚度限值分析问题 ， 研究 式 中， “ 分别为车辆和桥梁第ｉ “ ， 接触点的位移 向 了百多年．取得 了不少成果，但仍未满意解决 。根 量 ， 为轨道不平顺位移向量。文献 ［ ］亦是这样 ２ 本原因在于车桥 、车轨系统 （ 以下简称此系统）横 做 。很显然 ，都是假定轮轨紧密接触 ，这对此系统 向振动计算 尚存在三个根本 问题。本文论述这三个 横 向振动是不符合实际的，因为轮轨之间有游间。 问题 ，介绍我们 ２ Ｏ多年来解 决这些 问题 的思想 和 １２ 此 系 统横 向振 动 的激撮源 不 清楚 ． 方法，然后提出列车脱轨能量随机分析理论 。最后 国内外对此 系统横 向振 动激振 源的认识 不一 计算两列直线货物列车脱轨实例 ，计算结果说明这 致。文献 ［ ］说 “ 道不平顺 是 引起列车振 动、 ３ 轨 个 理论 的有效性 和 可行性 。 轮轨动作用力增大的主因” ０ １ ７月吉林铁路 。２０ 年
高速道岔区轮对横移理论分析与试验研究的开题报告
高速道岔区轮对横移理论分析与试验研究的开题报告一、研究背景及意义高速铁路运营中，高速以及复杂的道岔区是铁路交通安全的关键部位。
道岔区的轨距变化和曲线半径的变化使得列车在车辆通过道岔区时面临着较大的动力学和运动学影响，同时我们也知道，由于导致道岔区内轨道的轮对横向力会产生横向运动，高速铁路道岔抛锚现象的发生率不断升高，这给高速铁路运行安全带来了严峻的挑战。
因此，对高速道岔区轮对横移现象的研究具有重要意义：1. 为高速铁路道岔的设计和改进提供理论基础2. 提高高速铁路的运行安全性3. 优化道岔的维护和保养二、研究内容本文将针对高速道岔区轮对横移理论进行分析和试验研究。
具体研究内容如下：1. 道岔区轨道模型的建立：通过解析方法建立道岔区内轨道模型，研究轨道质量对轮对横移过程的影响。
2. 列车-轨道系统动力学模型的建立：通过建立列车-轨道系统动力学模型，研究列车在高速道岔区内的交互作用，考虑列车运动状态对轮对横移的影响。
3. 道岔区内轮对横移分析：研究道岔上的横向载荷对轮对横移的影响，探究列车在道岔区内的动态响应特性，分析轮对横移的产生机理。
4. 道岔区内轮对横移试验：进行实际道岔区的试验，测试轮对横移等重要参数，验证轮对横移理论研究结果的准确性。
三、研究方法本研究采用理论分析和试验相结合的方法。
在理论研究中，使用多种解析方法，建立动力学数学模型，研究高速道岔区内轨道和轮对的动力学响应特性。
在试验研究中，通过搭建试验平台，进行大量轮对横移试验，测试数据并整理分析，验证理论研究结果的正确性。
四、预期成果通过研究高速道岔区轮对横移现象，预期取得以下成果：1. 建立道岔区轨道和列车-轨道系统动力学模型，分析制约高速道岔区安全性的因素，为道岔设计和改进提供重要参考。
2. 研究高速道岔区轮对横移的产生机理，揭示轮对横移机理的本质和规律。
3. 进行大量试验，测量和分析高速道岔区内轮对横移的相关参数，为提高高速铁路的安全性提供重要依据。
高速铁路道岔的车辆振动特性研究
高速铁路道岔的车辆振动特性研究随着高速铁路的快速发展，道岔作为高速铁路线路中的重要组成部分，对于保障铁路运行的安全性和舒适性起着关键的作用。
道岔的车辆振动特性研究，对于提高铁路线路的稳定性、避免运行事故以及提升乘客舒适感具有重要意义。
本文将从道岔的设计特点、车辆振动模型、影响因素以及振动控制手段等角度探讨高速铁路道岔的车辆振动特性。
一、道岔的设计特点道岔是铁路线路上用以实现列车转向的部件，具有一定的设计特点。
首先，道岔设计是根据列车的轨距和轨道曲线半径等参数来确定的。
其次，设计中要考虑到列车在道岔上的通过，包括横向力的传递、轨段和轮对的运动控制等。
另外，由于高速列车的运行速度较快，对于道岔的设计要求也更高，如安全性、舒适性以及减少振动等方面。
二、车辆振动模型车辆振动是指列车在通过道岔时产生的振动现象。
对于高速铁路道岔来说，车辆振动可以通过建立数学模型来进行研究。
常用的车辆振动模型有普通列车振动模型、半车振动模型和完全车辆系统模型。
普通列车振动模型是指依据列车对轨道的联系，考虑道岔的非线性特性，采用线性差分方程对车体和轴箱进行建模。
半车振动模型是将全车车辆模型分为两个独立子系统建模，即车体和两个轴箱分别进行计算。
完全车辆系统模型则是将整个列车视作一个整体，包括车体、轴箱和车轮等部分。
三、影响因素高速铁路道岔车辆振动特性受到多种因素的影响。
首先是列车运行速度，随着速度的增加，车辆振动会显著增加。
其次是道岔的几何形状，包括道岔角度、曲线半径和切线长度等，几何形状不合理会导致较大的振动。
此外，道岔的材料和加工质量也会对车辆振动产生重要影响。
最后，环境条件如气温、湿度等也会对车辆振动特性产生一定的影响。
四、振动控制手段为了减少道岔车辆振动，研究人员采取了一系列的振动控制手段。
首先是改进道岔设计，优化几何形状。
通过合理选择道岔角度、曲线半径等参数，降低车辆在道岔上的振动。
其次是改善道岔材料和加工工艺，提高道岔的质量。
非光滑系统的动力学及其在铁路车辆横向振动分析中的应用
非光滑系统的动力学及其在铁路车辆横向振动分析中的应用非光滑系统的动力学及其在铁路车辆横向振动分析中的应用摘要：近年来，随着铁路交通的发展，铁路车辆的横向振动问题引起了广泛关注。
非光滑系统动力学是研究非光滑接触系统运动规律的一门学科，其在铁路车辆横向振动分析中具有重要的应用价值。
本文将从动力学的角度出发，探讨非光滑系统的基本原理以及其在铁路车辆横向振动分析中的应用。
一、引言横向振动是指铁路车辆沿着铁轨方向的振动，会对列车的运行安全性和乘客的舒适性产生不良影响。
因此，研究铁路车辆横向振动问题对于提高列车的运行性能和乘客的乘坐体验具有重要意义。
二、非光滑系统动力学基本原理非光滑系统动力学是研究系统中非光滑接触点的运动规律的学科。
在非光滑接触点，存在相对滑动或粘滞现象，使得系统的动力学行为复杂多样。
非光滑系统动力学主要包括非光滑动力学、非光滑振动学和非光滑稳定性分析等方面。
非光滑系统可以用力约束方程来描述，该方程包括了接触力约束、干摩擦约束和滑痕干涉等物理约束。
通过求解这些方程，可以得到系统的运动规律和力学特性。
三、非光滑系统在铁路车辆横向振动分析中的应用1. 非光滑系统动力学模型的建立根据铁路车辆的实际情况，可以建立非光滑系统的动力学模型。
首先，需要确定系统的几何结构和力学参数。
然后，利用力约束方程和几何关系方程，建立非光滑系统的运动学方程和动力学方程。
最后，通过数值模拟或解析方法求解得到系统的运动规律和力学特性。
2. 非光滑系统对铁路车辆横向振动的影响非光滑接触点的存在会对铁路车辆的横向振动产生重要影响。
在铁路车辆的运行过程中，车轮与铁轨之间的接触点会产生滑动或滚动现象，这会导致车辆的动力学行为发生变化。
而这些变化对于车辆的横向振动特性有着直接的影响。
通过分析非光滑系统的运动规律和力学特性，可以得到铁路车辆的横向振动频率、振幅等重要参数，从而对车辆的横向振动行为进行预测和优化。
3. 非光滑系统动力学在铁路车辆横向振动控制中的应用非光滑系统动力学可以为铁路车辆的横向振动控制提供重要参考。
车辆-无砟轨道-路基系统振动特性研究
车辆-无砟轨道-路基系统振动特性研究付琪璋【摘要】结合轨道动力学发展现状，建立了具有弹性车体的车辆-轨道-路基系统，对结构振型、固有频率、各子结构振动频带分布及其间耦合关系进行了研究。
分析表明：车辆-轨道-路基系统子结构参振频段具有较明显的规律；车轮振动主要集中在30～70 Hz频段，钢轨振动频带分布较宽，轮轨耦合主要集中在中低频段，较高频段耦合较弱；低频段道床板、支撑层及路基表层振动规律及幅值相近，较高频段三者振幅相差较大，整个研究频段表现为道床板受频率变化影响最为敏感。
【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】3页(P118-120)【关键词】无砟轨道;振动;频域;弹性车体;振型【作者】付琪璋【作者单位】中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安 710043【正文语种】中文【中图分类】U213.2+42由于轨道结构周而复始的承受反复列车荷载，随着轮轨接触条件的不断变化，轮轨相互作用呈现出高度随机性且二者作用频带分布较宽，为能更好地分析该随机荷载及频率分布，需对轮轨系统结构的振动特性进行深入研究。
为此，本文拟结合CRTSⅡ型无砟轨道结构，建立具有弹性车体的车辆—轨道—路基系统模型，利用ANSYS软件对其振动特性进行深入研究。
1 模型结合轮轨动力学模型发展及其应用现状，分别从力学模型、模型参数及边界条件选取等方面来说明弹性车体的车辆—轨道—路基系统模型的建立。
1.1 力学模型根据目前国内外大量采用的轮轨动力学模型，建立符合本文计算要求的车辆—轨道—路基系统动力学模型，如图1所示。
其中:1)车辆选用整车空间模型，模型中将车体考虑为弹性体，模型中约束车体质心纵向位移，且约束车体纵向轴心线的水平位移;转向架和轮对按照刚性体建模，转向架考虑沉浮、点头、侧滚等自由度，轮对考虑沉浮、侧滚等自由度，转向架及车轮共14个自由度。
图1 模型侧视2)轨道结构将钢轨简化为梁单元，单元节点具有x，y，z三向平动和转动自由度;扣件简化为弹簧阻尼单元，且仅考虑垂向效应;道床板、砂浆层及支撑层采用实体单元。
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文章编号:100128360(2000)0420028206车辆2道岔系统横向振动特性研究任尊松, 翟婉明, 王其昌(西南交通大学列车与线路研究所,四川成都 610031)摘 要:就12号可动心轨式单开提速道岔,建立了较为详细的车辆2道岔空间耦合振动模型,在此基础上模拟计算了客、货车侧向过岔时车辆与道岔系统的横向振动特性。
结果表明,车辆侧向过岔将引起整个系统在横向上发生比较大的振动,尤其是在道岔转辙区和心轨区位置。
关键词:车辆;道岔;横向振动特性中图分类号:U213.6 文献标识码:AStudy on lateral dynam ic character istics of veh icle-turnout systemR EN Zun2song, ZHA IW an2m ing, W AN G Q i2chang(T rain&T rack R esearch Institute,Southw est J iao tong U niversity,Chengdu610031,Ch ina)Abstract:A i m ed at the N o.12speed2raised single2w ay tu rnou t,a com p rehen sive coup ling dynam ical m odel of the veh icle tu rnou t system has been estab lished in th is pap er.B ased on the m odel,the lateral dynam ical characteristics of the veh icle tu rnou t system s have been si m u lated.It’s show n that the in ten sive lateral vib rati on of the system s w ill em erge w h ile the veh icle p assing th rough the tu rnou t,especially at the s w itch and frog area of the tu rnou t zone.Keywords:veh icle;tu rnou t;lateral dynam ic characteristics 众所周知,道岔是铁路轨道的薄弱环节,是限制行车速度的最主要部位,对它实施动力学研究已成必然趋势。
文献[1,2]已经研究过道岔垂向方面的振动问题,并对辙叉垂向磨耗与冲击、道床与垫层刚度匹配、行车速度与垂向冲击响应峰值之间的关系等问题作了较为深入的探讨与分析;对于道岔横向振动问题,虽然文献[3]曾采用有限元法研究过道岔区的轮轨动力学问题,文献[4]也对道岔区轮轨横向力做了相应的测试与模拟工作,但是,到目前为止,有关这方面的研究仍然很少。
道岔横向方面的问题远比垂向复杂得多,如轮对冲击尖轨和护轨、道岔横向稳定性问题、侧向过岔问题等,都迫切需要对道岔横向振动特性作出相应的研究与分析,以期能从总体上改善道岔结构,减小轮 岔冲击与振动,提高车辆过岔速度,满足当今铁路快速运输的需要。
为此,本文主要针对60kg m钢轨12号提速道岔(混凝土岔枕)建立了车辆2道岔系统空间耦合振收稿日期:1999211209;修回日期:2000201220基金项目:霍英东教育基金;国家杰出青年科学基金(59525511);铁道部科技研究开发项目资助作者简介:任尊松(1969—),男,四川南部县人,博士研究生。
动模型,并在此基础上仿真计算了列车侧向过岔时车辆2道岔系统的横向振动特性。
1 道岔系统计算模型1.1 基本假设根据道岔轨线平面的实际情况,本模型采用7根Eu ler梁来模拟道岔各轨线。
虽然尖轨与辙叉叉心(或心轨)处存在变截面,但变截面长度较短且该部位在运行过程中截面较小处承载的轮轨力也较小,因而可用等截面Eu ler梁来近似代替,这种近似对简化计算大为有利而结果的精度不会有大的影响;依据各股钢轨两端边界的实际情况来设置各梁的边界条件:两根基本轨设置为两端简支梁,两根尖轨尖端到翼轨结束部分和护轨均采用两端自由梁来代替,长、短心轨及以后部分简化为一端自由另一端简支的梁;各岔枕在垂向上处理为两端自由的弹性地基梁而横向上视为质量块。
这样该模型充分地考虑了道岔的空间交叉特性,使其与车辆一起构成一个具有空间交叉梁特征的车辆2道岔耦合振动系统。
第22卷第4期铁 道 学 报V o l.22 N o.4 2000年8月JOU RNAL O F TH E CH I NA RA I LWA Y SOC IET Y A ugust 20001.2 轮轨接触几何关系在车辆2道岔系统中的应用为求得车辆与轨道(道岔)的横向振动,须计算轮轨接触几何参数。
只有考虑了轮轨接触几何关系,方能真实地反映车辆与轨道相互作用、相互影响的情形;轮轨接触几何关系是计算轮轨蠕滑关系与法向力的基础。
作者对于动态轮轨接触几何关系进行了详细研究并编制了通用程序。
在本模型中轮轨接触几何关系作为一个子程序而参与接触参数计算,并利用它较好地模拟了转辙区、护轨等处的轮轨接触情况,得到了车辆过岔时的各种轮轨接触参数以及轮轨冲击响应。
1.3 车轮踏面选择车轮踏面外形对轮轨横向力和轮对横移量有很大的影响,尤其表现在车辆动态通过小半径曲线的时候。
若车轮踏面为锥形,那么在小半径曲线通过时(如12号单开道岔侧向通过),导曲线上将不可避免地出现轮缘贴靠现象,使得轮对和钢轨均受到数值很大的横向推力,这对车辆与轨道的横向稳定性是很不利的。
然而采用磨耗型踏面却能使轮对和钢轨所受的横向推力相对较小,即使新轮为锥形踏面,它在运行过程中也将因磨耗而很快趋于磨耗型外形。
基于磨耗型踏面良好的轮轨接触、磨耗以及曲线通过性能,作者拟用磨耗型踏面(LM )作为计算轮轨接触几何关系的型面,这样更能真实地反映车辆通过道岔时作用于轮对与道岔的横向力值以及相关动力响应。
1.4 车辆2道岔系统计算模型对于整个道岔系统建立了如图1(a )所示的道岔空间交叉梁模型。
系统坐标的选取采用右手定则,车辆前进方向为坐标纵向正向,外轨方向为横向正向。
轨号1、2分别代表两根直、曲基本轨,轨号3、4则代表了曲、直尖轨及以后部分(至70号岔枕处),轨号5、6分别表示长、短心轨及以后部分。
轨号7则表示侧股护轨。
在1号岔枕前、81号(直向)和87号(侧向)岔枕后均再取50根轨枕间距参与计算。
图1(b )和图1(c )分别是道岔平面在第10号、58号岔枕处的剖视图,从这两图上可以清楚地看到转辙区和心轨区各根轨线在这两根岔枕上的分布情况。
由于车辆在通过道岔时作用于各根钢轨的轮轨力个数有可能发生变化:最多时与车辆轴数一致,最少时可以没有任何轮轨力,因而同一根钢轨所受的轮轨力个数在车辆过岔过程中为变化值,其变化范围为0～4,且每根轨线在垂、横向上有统一的振动形式。
在整组道岔岔枕中,各岔枕长短不一(第75、76号岔枕长度达到了4.8m ),且道岔平面上存在多根轨线,使得道碴沿岔枕长度方向一般呈均匀分布;本模型将其处理成如图1(d )所示的垂向上是置于弹性基础上的自由梁而横向为质量块的振动模型。
道碴及路基对岔枕在垂图1 道岔系统分析模型92第4期车辆2道岔系统横向振动特性研究 向上的影响视为作用于岔枕下的均布弹簧和阻尼;F rsv i 为作用于岔枕上的垂向轨枕支反力,i 的取值范围为2～7,它与联接于该岔枕上的钢轨数目基本一致。
F rsh j 为作用于岔枕上的扣件横向力,j 的取值在轨与轨之间横向为密贴形式以及存在顶铁、间隔铁的地方与i 的取值不完全一致,其变化范围为2～5;F sbhL ,R 则是道床左右侧对岔枕的横向作用力。
至于道岔结构中的其它部件如顶铁、间隔铁、铁垫板、钢岔枕等的处理方式、转辙区与心轨区轮轨力的分配、各根钢轨和岔枕的振动方程以及道岔区各种动力不平顺形式的推导等,可参见文献[5]。
本模型对车辆系统的处理也比较完整,对于客车模型,车体和轮对考虑了横移、沉浮、侧滚、点头和摇头,构架则包含了它们的所有6个自由度,这样客车的自由度共有37个;对于货车模型,车体和轮对同样考虑了横移、沉浮、侧滚、点头和摇头,侧架则考虑了横移、沉浮和点头以及整个构架的摇头和菱形变形,所以货车共有41个自由度,需要补充的是货车模型考虑了轴箱横向间隙。
2 车辆侧向过岔时系统横向动力响应运用以上模型分别计算了客、货车侧逆向过岔时的动力响应(客车车型为准高速客车,货车车型为常规C 62货车。
道岔钢轨轨型为60kg m ;速度v =50km h ),车辆2道岔系统的有关参数可参见文献[5]。
2.1 客车过岔振动响应由于道岔在横向上固有的结构特性,使得侧向通过时车辆对尖轨和护轨产生横向冲击,引起量值较大的瞬时横向力和横向振动加速度;不设置缓和曲线和超高,又使得车辆各构件在横向上出现较大的横向位移。
图2和图3分别是车辆侧向过岔时第1位轮对的图2 1位轮对横向轮轨力横向和垂向轮轨力变化情况。
从这两图中可以看出,轮对冲击尖轨和护轨都将引起较大的轮轨横向冲击力,但峰值都未超过相关动力学安全性评判标准;当轮对处于导曲线上时,轮轨力的大小基本保持不变;而当车体完全驶离道岔区后,垂向、横向的轮轨力也将处于非常平稳的状态。
图4为车辆通过整个道岔过程中车体(前转向架心盘处)的横向加速度响应(横坐标为第1位轮对通过道岔的纵向距离,下同)。
从该图中可以看出,在车体和轮对进入和驶离圆曲线时,车体都会产生较大的横向加速度响应,而后者表现得尤其明显,达到了1.83m s 2。
图3 1位轮对垂向轮轨力图4 客车车体横向加速度图5、图6分别为轮对质心和车体质心的横移响图5 轮对横移图6 车体横移03 铁 道 学 报第22卷应。
从图5中可以发现在转辙器部位因发生横向冲击,轮对将向内轨方向移动,但在导曲线作用下,又很快地移向外轨并达到横移的最大值,且在圆曲线上基本维持该值而不发生大的变化;当进入护轨轮缘槽后,由于护轨的横向冲击作用,使得轮对横移量在很短的距离内减小到零位置附近,从而使得轮对外侧轮缘根部离开心轨顶面。
对于车体而言,由于车辆定距较大,只有当车体完全进入圆曲线后,其质心横移量才达到最大值。
这些数值较大的横移量均是由于道岔圆曲线所引起的。
图7是侧向过岔时利用N adal 公式得到的车辆第1位轮对外侧脱轨系数变化情况。
不难发现在整个道岔区内,尖轨前端处的脱轨系数最大(0.71,持续时间为0.06s 的值为0.54)。
图7 轮对脱轨系数2.2 货车过岔振动响应图8为第1位轮对所受的轮轨横向力,该图与文献[4]的测试与模拟结果吻合得比较好。