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高速铁路钢轨打磨对轮轨接触关系的影响

华中科技大学学报（自然科学版） 2016年第4期44卷 95-100页

作者：任娟娟赵华卫欧阳明西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木工程学院四川成都610031 广州铁路集团公司广东广州510088

为研究钢轨打磨对轮轨接触关系的影响,根据武广高铁历次打磨后轨检车检测的轨道不平顺质量指数,选取现场实际打磨后的轮轨廓形,建立“车轮-钢轨”接触关系模型并进行有限元仿真计算,计算结果表明打磨后轮轨接触点会向钢轨踏面中心移动.... 详细信息

为研究钢轨打磨对轮轨接触关系的影响,根据武广高铁历次打磨后轨检车检测的轨道不平顺质量指数,选取现场实际打磨后的轮轨廓形,建立“车轮-钢轨”接触关系模型并进行有限元仿真计算,计算结果表明打磨后轮轨接触点会向钢轨踏面中心移动.通过对钢轨光带和廓形的跟踪调研发现：打磨后钢轨顶部形成20-30mm的光带;打磨13个月后,通过总重约为3.979×10^7t,钢轨光带有变宽和双点接触的轻微痕迹;打磨17个月后,通过总重为5.203×10^7t,光带明显变宽,宽度约为35mm.通过采集株洲和广州高铁工务段动检车的横向加速度报警量,发现钢轨打磨能有效减少动车横向加速度报警.通过分析长沙供电段供电量的变化,发现钢轨打磨能在一定程度上降低动车的耗电量.

关键词：高速铁路钢轨打磨接触应力光带横向加速度供电量

减振CRTS Ⅲ型板式无砟轨道路隧过渡段动力分析

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西南交通大学学报 2016年第6期51卷 1047-1054页

作者：任娟娟赵华卫李潇邓世杰徐坤西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430071

为了设置合理的过渡段长度，最大限度地减小路基与隧道之间变形差对行车安全性和舒适性的影响，基于有限元方法和车辆．轨道垂向耦合动力学理论，建立了列车一轨道一路隧过渡段垂向耦合动力分析模型．以钢轨挠度变化率、车体加速度和轮... 详细信息

为了设置合理的过渡段长度，最大限度地减小路基与隧道之间变形差对行车安全性和舒适性的影响，基于有限元方法和车辆．轨道垂向耦合动力学理论，建立了列车一轨道一路隧过渡段垂向耦合动力分析模型．以钢轨挠度变化率、车体加速度和轮轨力等作为评价指标，对路隧过渡段动力特性进行分析，提出了路基与隧道内同时设置过渡段时，减振橡胶垫层的刚度建议值和布置方式，以及仅在隧道内设置过渡段时过渡段长度的建议值．研究结果表明：过渡段橡胶垫层的刚度可采用分级过渡的方式，减振橡胶垫层的刚度比不宜超过2；在过渡段，以车体振动加速度为控制指标，从保障行车安全和减小过渡段维修工作量的角度出发，建议隧道内过渡段的设计长度为25～30m．

关键词：减振CRTSⅢ型板式无砟轨道路隧过渡段动力特性钢轨挠度变化率

减振CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构谐响应分析

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铁道工程学报 2016年第3期33卷 44-50页

作者：任娟娟赵华卫李潇徐坤西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室成都610031 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430071

研究目的：高速列车运行引起的振动噪声问题日益受到广泛关注,采用减振型无砟轨道结构可在一定程度上减少该问题。本文以减振CRTSⅢ型板式无砟轨道为研究对象,基于振动理论和有限元方法,建立二维轨道结构频域分析模型,以传递函数和隔振... 详细信息

研究目的：高速列车运行引起的振动噪声问题日益受到广泛关注,采用减振型无砟轨道结构可在一定程度上减少该问题。本文以减振CRTSⅢ型板式无砟轨道为研究对象,基于振动理论和有限元方法,建立二维轨道结构频域分析模型,以传递函数和隔振效率为评价指标,研究其在频域内的振动传递特性和隔振性能,分析轨道结构参数对轨道系统隔振效率的影响,并提出相应轨道结构参数的建议值。研究结论：（1）减振CRTSⅢ型板式无砟轨道对中高频有较好的隔振效果;（2）增大轨道板厚度和密度都能提高轨道系统的隔振效率,其中增大轨道板密度的措施更优;（3）建议减振垫层面阻尼的取值范围为0.1～0.25 MN·s/m^3,面刚度在轨道结构变形及受力允许的范围内尽量选取较低值;（4）该研究成果可为减振CRTSⅢ型板式无砟轨道结构的设计与施工提供理论参考。

关键词：减振CRTSⅢ型板式无砟轨道减振导纳隔振率

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客货共线无砟轨道轮轨力统计特征研究

工程力学 2018年第2期35卷 239-248页

作者：任娟娟徐家铎田根源赵华卫蒲建锦高速铁路线路工程教育部重点实验室成都610031 西南交通大学土木工程学院成都610031 铁道第三勘察设计院广东分公司深圳518000

客货共线无砟轨道,相较于客运专线,货车轴重的增加势必造成列车荷载的增大,而轨道结构直接承受列车荷载的作用,因而有必要对客货共线无砟轨道轮轨力荷载的统计特征做进一步研究。该文以客货共线CRTS I型板式无砟轨道为研究对象,选取遂... 详细信息

客货共线无砟轨道,相较于客运专线,货车轴重的增加势必造成列车荷载的增大,而轨道结构直接承受列车荷载的作用,因而有必要对客货共线无砟轨道轮轨力荷载的统计特征做进一步研究。该文以客货共线CRTS I型板式无砟轨道为研究对象,选取遂渝线蔡家车站和渝怀线鱼嘴2号隧道两个测点,应用IMC动态数据采集系统测取过往客、货车垂向轮轨力。运用轮轨系统耦合动力学理论建立车辆-轨道垂向耦合动力学模型,计算不同车速和不同轨道不平顺激励下客、货车轮轨力,结合实测数据,分析客货共线无砟轨道轮轨力的统计特征,得出以下结论:客货共线无砟轨道轮轨力呈近似正态分布,95%以上客车轮轨力分布于45 k N^90 kN,95%以上货车轮轨力分布于100 kN^150 kN,与实测所得数据基本吻合;客货车轮轨力概率密度曲线随车速和不平顺幅值的增大而逐渐变得"矮胖",轮轨力分布范围随车速增大和线路状况劣化而逐渐增大,且线路状况对轮轨力分布的影响远大于车速;以1.5倍静轮重和轮轨力最大峰值为控制指标,建议客货共线无砟轨道客车车速控制在180 km/h以下,货车车速控制在100 km/h以下。

关键词：客货共线轮轨力现场测试正态分布统计分析

寒区环境下CRTSⅢ型无砟轨道板抗拉时变可靠度研究

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铁道科学与工程学报 2024年第10期21卷 4027-4039页

作者：李龙祥任娟娟邓世杰张亦弛赵华卫西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031 西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中国铁路设计集团有限公司线站院天津300308

为探究CRTSⅢ型无砟轨道板在寒区环境下的时变可靠度,开展无砟轨道列车轮轨力现场测试及寒区温度场试验,基于试验数据建立列车和温度荷载概率分布模型,并基于随机抽样方法生成随机荷载变量样本,随后输入有限元模型计算寒区复杂荷载耦合... 详细信息

为探究CRTSⅢ型无砟轨道板在寒区环境下的时变可靠度,开展无砟轨道列车轮轨力现场测试及寒区温度场试验,基于试验数据建立列车和温度荷载概率分布模型,并基于随机抽样方法生成随机荷载变量样本,随后输入有限元模型计算寒区复杂荷载耦合作用下无砟轨道结构荷载效应,并引入极值理论对轨道板荷载效应尾部数据进行拟合,获取设计年限内荷载效应最大值概率分布模型,同时结合时变抗力分布建立轨道板抗拉极限状态功能函数,最后基于蒙特卡洛法分析不同结构抗力退化速率下的结构时变可靠度。结果表明:在寒区复杂荷载作用下,不同运营环境(无退化、低速退化、中等退化和严重退化)的轨道板抗拉可靠度均随运营时间增加而逐步下降。结构抗力无退化及低速退化情况下,轨道板抗拉可靠度变化趋势相近,均始终满足要求;中等退化情况下,在第19年时低于目标可靠度;而寒区运营环境即严重退化情况下,第11年时已低于目标可靠度。不同抗力退化情况对结构时变可靠度指标变化趋势有着巨大影响,在第60年时,抗力严重退化情况下的可靠度指标下降幅度达到无退化情况的12.8倍。为保证无砟轨道在寒区恶劣环境下的长期运营安全,在设计时应提高安全储备系数,对轨道结构进行周期性管养维护,以确保其良好的服役状态。

关键词：寒区无砟轨道荷载效应抗力退化时变可靠度

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隧道弹性支承块式无砟轨道水沟偏移影响分析

铁道工程学报 2016年第7期33卷 18-24页

作者：任娟娟李潇赵华卫倪跃峰陈利杰西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室成都610031 南昌铁路局赣龙复线铁路有限责任公司龙岩364000

研究目的:弹性支承块式无砟轨道由于其良好的减振降噪效果,在隧道和城市轨道交通中得到广泛应用。隧道内为方便排水,一般在线路中心线的仰拱处设排水沟。因施工误差等因素,客货共线隧道内的弹性支承块式无砟轨道的水沟中线与线路中线可... 详细信息

研究目的:弹性支承块式无砟轨道由于其良好的减振降噪效果,在隧道和城市轨道交通中得到广泛应用。隧道内为方便排水,一般在线路中心线的仰拱处设排水沟。因施工误差等因素,客货共线隧道内的弹性支承块式无砟轨道的水沟中线与线路中线可能存在较大的偏移,特定条件下偏移会导致盖板破坏及道床板底部分脱空,影响行车安全。本文通过分析水沟偏移对钢轨位移及盖板应力等静力特性的影响,以及道床板脱空对车体加速度、轮重减载率及轨道结构动态响应等动力特性的影响,提出脱空控制指标,为隧道内弹性支承块式无砟轨道道床板底脱空的养护维修提供理论依据。研究结论:(1)水沟偏移对弹性支承块式轨道结构静力特性的影响有限,当支承块悬空25 cm时,盖板最大应力仅为0.25 MPa;(2)道床板板端脱空长度未超过0.55 m时,脱空对车体加速度、轮轨力以及轮重减载率基本无影响;(3)道床板板端脱空长度超过0.55 m时,车体加速度、轮轨力以及轮重减载率显著增大,可能会危及行车舒适性和安全性,建议盖板偏移致板底脱空长度控制在0.55 m以内;(4)该研究成果可为隧道内弹性支承块式无砟轨道养护维修提供理论参考。

关键词：水沟偏移弹性支承块轨道脱空动力响应

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不同类型装配式钢弹簧浮置板减振效果分析

振动与冲击 2024年第22期43卷 270-278页

作者：任娟娟梁捷屈昌衡李辰章恺尧刘锦辉赵华卫西南交通大学土木工程学院成都610031 西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031 深圳市地铁集团有限公司广东深圳518000 中国铁路设计集团有限公司天津300308

为研究不同钢弹簧数量和钢弹簧刚度参数下装配式钢弹簧浮置板轨道的减振效果,且便于运输吊装,提出了三种类型装配式钢弹簧浮置板轨道。通过建立车辆-轨道-隧道耦合动力学模型对比分析了钢弹簧浮置板轨道的动力性能和减振效果,并在深圳... 详细信息

为研究不同钢弹簧数量和钢弹簧刚度参数下装配式钢弹簧浮置板轨道的减振效果,且便于运输吊装,提出了三种类型装配式钢弹簧浮置板轨道。通过建立车辆-轨道-隧道耦合动力学模型对比分析了钢弹簧浮置板轨道的动力性能和减振效果,并在深圳地铁某号线路选取对应类型装配式钢弹簧浮置板结构断面和整体道床断面进行现场测试与仿真结果进行对比验证。研究结果表明:钢弹簧浮置板轨道与整体道床相比,钢轨和浮置板的垂向位移增加了57.23%~95.00%,垂向加速度减小了19.93%~60.13%;钢弹簧浮置板在16~200 Hz内的减振效果明显,最大减振效果可达16.61 dB;钢弹簧浮置板轨道均出现了道床的固有频率向低频偏移和浮置板的隧道壁振动加速度级超过整体道床的现象;三种类型装配式钢弹簧浮置板轨道的减振效果为:类型A>类型B>类型C,其中类型A的减振效果最好;仿真数据与现场实测数据误差率为1.43%~14.25%,减振效果误差在0~1 dB内。

关键词：装配式钢弹簧浮置板振动现场试验车辆-轨道-隧道耦合动力学模型

CRTSⅡ型板式轨道假缝开裂对轨道受力的影响分析

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铁道标准设计 2016年第4期60卷 25-30页

作者：赵华卫任娟娟赵林李潇西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室成都610031 西南交通大学土木工程学院成都610031

为分析CRTSⅡ型板式无砟轨道假缝开裂对轨道受力性能的影响,以桥上Ⅱ型板式无砟轨道为例建立模型,应用有限元法,计算分析不同数量和不同深度的假缝裂缝在不同荷载作用下对Ⅱ型板式轨道受力性能的影响。结果表明,对比列车荷载和温度梯度... 详细信息

为分析CRTSⅡ型板式无砟轨道假缝开裂对轨道受力性能的影响,以桥上Ⅱ型板式无砟轨道为例建立模型,应用有限元法,计算分析不同数量和不同深度的假缝裂缝在不同荷载作用下对Ⅱ型板式轨道受力性能的影响。结果表明,对比列车荷载和温度梯度的影响,正温度梯度作用下,假缝开裂对轨道结构的受力影响最大,裂缝深度小于200 mm时,裂缝处混凝土会发生局部受压破坏;裂缝深度达到200 mm时,开裂会导致底座板和砂浆层的连带破坏;随着开裂数量的增加,砂浆层和底座板的应力峰值减小。不同荷载作用下,假缝开裂都会导致裂缝处纵连钢筋应力的突变,但不会导致纵连钢筋的屈服破坏。

关键词： CRTS Ⅱ型板式轨道假缝有限单元法温度荷载

CRTSⅡ型板式无砟轨道抬板维修时轨道板锚固方案研究

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铁道建筑 2016年第2期56卷 132-135页

作者：倪跃峰任娟娟赵华卫西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室四川成都610031

在CRTSⅡ型板式无砟轨道抬板维修时需要解除轨道板间的纵向连接,在存在温度力的情况下解锁纵连钢筋将释放温度应力,引起抬板处两侧的轨道板产生纵向位移,对轨道结构的稳定性不利。为了减少这种影响,抬板前须对两侧相邻的轨道板进行植筋... 详细信息

在CRTSⅡ型板式无砟轨道抬板维修时需要解除轨道板间的纵向连接,在存在温度力的情况下解锁纵连钢筋将释放温度应力,引起抬板处两侧的轨道板产生纵向位移,对轨道结构的稳定性不利。为了减少这种影响,抬板前须对两侧相邻的轨道板进行植筋锚固处理。本文应用ANSYS建立轨道板抬板维修计算模型,并对比分析不同植筋锚固方案的效果。研究结果表明:抬板维修时宜对邻侧2块轨道板进行植筋锚固;第1块板宜植筋16根;第2块板在温度变化较大情况下宜植筋16根,在温度变化较小情况下宜植筋8根。

关键词： CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路抬板维修植筋锚固