铺设锁定轨温差对高原铁路无缝道岔受力特性影响分析

作     者：高原 杨东升 王树国 

作者机构：中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 

出 版 物：《西南交通大学学报》 (Journal of Southwest Jiaotong University)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划合同重大课题(K2021G026) 

主　　题：高原铁路 无缝道岔 铺设轨温差 温度力 伸缩位移 

摘      要：为研究高原地区铺设无缝道岔的可行性与高原气候环境对跨区间无缝线路稳定性的影响，探讨了不同气候、不同海拔和不同结构型式道岔实现无缝化时，铺设锁定轨温差对无缝道岔力学特性的影响。首先基于高原铁路自然地理环境与线路运营条件，选取青藏线升级改造过程中实现无缝化的典型道岔作为研究对象；其次结合不同结构形式下的道岔关键传力部件力学特性开展了室内参数测试，掌握高原气候低温环境对扣件、道床等阻力的影响；最后构建考虑多场耦合和塑性阻力的无缝道岔计算模型，揭示铺设轨温差对无缝道岔受力变形规律的影响。研究结果表明：当线路所处温差越大，铺设锁定轨温差引起的基本轨温度附加力增加速率从4.5kN/℃（达琼果站）增加到6kN/℃（唐古拉北站）；无缝道岔与相邻线路或相邻道岔间的铺设锁定轨温差对无缝道岔受力与变形影响较大，而线路轨节/道岔轨节铺设锁定轨温差引起的横向位移增加速率从0.010mm/℃（达琼果站）增加到0.011mm/℃（唐古拉北站），左右轨与直侧轨铺设轨温差对道岔失稳影响较小。考虑到高原道岔涉及多股钢轨锁定，易造成锁定轨温差相差较大，为提高安全冗余，铺设锁定轨温差应控制在±3℃，相邻轨节锁定轨温差不超过5℃。