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山区铁路小半径曲线强化轨道动力性能

王开云 翟婉明 刘建新 封全保 蔡成标

王开云, 翟婉明, 刘建新, 封全保, 蔡成标. 山区铁路小半径曲线强化轨道动力性能[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(4): 15-19.
引用本文: 王开云, 翟婉明, 刘建新, 封全保, 蔡成标. 山区铁路小半径曲线强化轨道动力性能[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(4): 15-19.
WANG Kai-yun, ZHAI Wan-ming, LIU Jian-xin, FENG Quan-bao, CAI Cheng-biao. Dynamic performances of small-radius curved track for mountain strengthened railway[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(4): 15-19.
Citation: WANG Kai-yun, ZHAI Wan-ming, LIU Jian-xin, FENG Quan-bao, CAI Cheng-biao. Dynamic performances of small-radius curved track for mountain strengthened railway[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(4): 15-19.

山区铁路小半径曲线强化轨道动力性能

基金项目: 

国家自然科学基金项目 50475111

高等学校博士学科点专顶科研基金项目 20030613011

详细信息
    作者简介:

    王开云(1974-),男,江西萍乡人,西南交通大学副研究员,博士研究生,从事机车车辆一轨道耦合动力学研究

  • 中图分类号: U211.2

Dynamic performances of small-radius curved track for mountain strengthened railway

More Information
    Author Bio:

    Wang Kai-yun(1974-), male, associate researcher, doctoral student, 86-28-87600773, kywang@home.swjtu.edu.cn

  • 摘要: 基于系统工程思想, 运用机车车辆-轨道耦合动力学理论, 对采取了强化技术对策后的山区铁路小半径曲线轨道的动力性能进行仿真计算, 并与强化前轨道结构动力学性能进行了对比分析。分析结果表明: 强化后轨道结构的轮轨动态相互作用力及轨枕支点压力均较强化前的相应值略大, 但皆属相同安全合格等级; 强化轨道结构位移大幅度降低, 有效抑制轨道结构变形, 增强线路稳定性, 尤其是钢轨横向位移和轨距动态扩大量较强化前下降十分显著, 前者仅约为后者的1/3左右; 强化轨道也有利于降低轨下结构振动和减轻列车提速后对轨下基础的破坏。

     

  • 图  1  钢轨横向位移与机车速度变化关系

    Figure  1.  Curves of rail lateral displacement and locomotive speed

    图  2  钢轨横向位移与货车速度变化关系

    Figure  2.  Curves of rail lateral displacement and freight speed

    图  3  钢轨横向位移与客车速度变化关系

    Figure  3.  Curves of rail lateral displacement and passenger car speed

    图  4  轨距动态扩大量与机车速度变化关系

    Figure  4.  Curves of rail gauge enlargement and locomotive speed

    图  5  轨距动态扩大量与货车速度变化关系

    Figure  5.  Curves of rail gauge enlargement and freight speed

    图  6  轨距动态扩大量与客车速度变化关系

    Figure  6.  Curves of rail gauge enlargement and passenger car speed

    图  7  轨枕横向位移与机车速度变化关系

    Figure  7.  Curves of lateral sleeper displacement and locomotive speed

    图  8  轨枕横向位移与货车速度变化关系

    Figure  8.  Curves of lateral sleeper displacement and freight speed

    图  9  轨枕横向位移与客车速度变化关系

    Figure  9.  Curves of lateral sleeper disp- lacement and passenger car speed

    表  1  轮轨动态运营安全性指标的合格限值

    Table  1.   Limit values of safety operation indices of Chinese railway

    机车车辆类型 SS3机车 C62A货车 YZ22客车
    轮轴横向力/kN 混凝土枕 77.9 72.3 50.3
    木枕 73.7 68.0 46.1
    轮轨垂向力/kN 250 250 250
    脱轨系数 0.9 1.2(第1限度), 1.0(第2限度)
    轮重减载率 0.60(第1限值), 0.65(第2限值)
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    表  2  动态安全性指标计算结果对比

    Table  2.   Computation result comparison of dynamic safety indices

    仿真计算指标 机车 货车 客车
    轮轴横向力/kN 强化后 75.21 69.77 48.02
    强化前 71.59 57.95 45.98
    轮轨垂向力/kN 强化后 201.47 153.26 126.16
    强化前 169.78 127.19 125.95
    轨枕支点压力/kN 强化后 66.98 44.83 35.21
    强化前 55.53 42.98 34.08
    脱轨系数 强化后 0.83 0.69 0.63
    强化前 0.79 0.64 0.62
    轮重减载率 强化后 0.48 0.48 0.46
    强化前 0.43 0.41 0.44
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    表  3  轨道结构加速度计算结果

    Table  3.   Simulation result of track accelerations

    速度/(km·h-1) 50.0 55.0 60.0 65.0 68.5
    钢轨垂向加速度 强化后 36.45g 43.54g 47.79g 49.42g 56.83g
    强化前 30.11g 34.68g 38.73g 42.34g 55.38g
    轨枕垂向加速度 强化后 3.02g 3.21g 3.37g 2.47g 3.82g
    强化前 4.03g 5.88g 5.99g 6.39g 6.64g
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    表  4  轨道结构加速度计算结果

    Table  4.   Simulation result of track accelerations

    速度/(km·h-1) 50.0 55.0 60.0 65.0 68.5
    钢轨垂向加速度 强化后 26.58g 31.03g 35.17g 39.97g 42.50g
    强化前 23.78g 25.94g 30.67g 36.58g 37.34g
    轨枕垂向加速度 强化后 1.89g 2.34g 2.58g 2.95g 3.21g
    强化前 2.79g 3.44g 3.88g 4.67g 4.80g
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    表  5  轨道结构加速度理论分析结果

    Table  5.   Analyzing result of track accelerations

    速度/(km·h-1) 50.0 55.0 60.0 65.0 68.5
    钢轨垂向加速度 强化后 13.61g 14.96g 18.46g 20.47g 21.52g
    强化前 11.62g 13.32g 15.59g 18.00g 18.64g
    轨枕垂向加速度 强化后 1.76g 2.12g 2.52g 2.83g 2.99g
    强化前 2.40g 3.04g 3.07g 4.01g 4.12g
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  • [1] 翟婉明. 车辆-轨道耦合动力学[M]. 北京: 中国铁道出版社, 2002.
    [2] 金亮星, 张家生, 聂志红. 高速铁路振动荷载时程的动力反分析[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(1): 36—38. doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2005.01.009

    Jin Liang-xing, Zhang Jia-sheng, Nie Zhi-hong. Dynamic inverse analysis for vibration-load history of high-speed railway[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(1): 36—38. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2005.01.009
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    Wang Kai-yun, Zhai Wan-ming. TTISIM software for vehicletrack coupling dynamics simulation and its verification[J]. China Railway Science, 2004, 25(6): 48—53. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1001-4632.2004.06.009
    [5] TB/T2360-93, 铁道机车动力学性能试验鉴定方法及评定标准[S].
    [6] GB 5599-85, 铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范[S].
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出版历程
  • 收稿日期:  2005-05-28
  • 刊出日期:  2005-12-25

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