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基于钢垫梁的高速铁路无砟轨道临时架空关键技术研究

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基于钢垫梁的高速铁路无砟轨道临时架空关键技术研究

作者：郭宇良中国铁道科学研究院

学位级别：硕士

针对高铁轨道板、路基、隧底处的开裂上拱、沉降位移等病害发生情况,需要在不中断行车的情况下,架空线路进行病害整治,恢复线路状态。如何简化繁琐的架空施工方案,如何合理地解决线路区域临时限速问题,如何检查架空设备的状态,是保证高... 详细信息

针对高铁轨道板、路基、隧底处的开裂上拱、沉降位移等病害发生情况,需要在不中断行车的情况下,架空线路进行病害整治,恢复线路状态。如何简化繁琐的架空施工方案,如何合理地解决线路区域临时限速问题,如何检查架空设备的状态,是保证高铁线路安全、行车效率、设备稳定的关键。结合线路架空需求和特点,本文基于钢垫梁结构,对高速铁路无砟轨道线路架空技术进行了深入研究和分析。运用有限元分析软件进行分析,并利用钢垫梁室内试验结果验证设计的有效性。为提高架空区域限速,进行了架空装置的动力仿真,提出了架空装置通行速度标准。依据架空装置设计,提出了检查维修指南方案。论文取得的主要研究成果及结论如下:（1）系统调研了不同型号无砟轨道板的尺寸、D型便梁的尺寸,比选了架空装置的跨度、梁高、结构截面形式,研究提出了一种能够铺设在高速铁路无砟轨道线路上的临时架空装置。同时为提高架空装置在不同架空区域的适用性,针对无砟轨道某一片轨道板或多块轨道板,提出了分别可以解决一片轨道板、连续多块轨道板、两块轨道板连接范围内出现病害的3种架空总体方案。为简化工序,结合单片钢垫梁设计的边界条件,设计了架空装置的钢垫梁、过渡支撑、支座、限位装置、扣件、连接板。（2）依据设计,采用有限元分析软件仿真分析了架空装置的核心受力部件钢垫梁的强度、刚度、稳定性。有限元分析结果表明:在CRH3列车荷载作用下,钢垫梁竖向挠度、梁端转角、横向挠度均满足规范要求。且检算得到的钢垫梁强度、稳定性均满足设计规范。根据试验室条件,进行了ZK特种荷载和CRH3列车荷载的加载试验,室内试验验证了临时架空线路在ZK特种荷载和CRH3列车荷载作用下梁跨中最大竖向挠度、梁端转角和最大压、拉应力。（3）为了确保列车能够以不低于80km/h的速度,安全通过临时架空区域,提出了考虑线路静态几何不平顺的通行速度标准。进行了车桥耦合动力分析,分析了钢垫梁架设期间的钢垫梁、列车的动力响应。通过预设轨道静态高低不平顺偏差幅值5mm以及9mm条件下的轨道不平顺,验证了轨道静态高低不平顺容许偏差管理值设定的合理性。（4）从钢垫梁的零件加工、组装、成品基本尺寸、涂装、安装5个方面,设置了一套制造验收标准及安装指南;建立了钢垫梁综合验收的层次模型,确定了验收指标的权重,利用模糊综合评价法确定了不同验收指标的处理方法,设置了检查维修系统。为及时了解临时架空线路中各构件工作状态,确保车辆运行安全和平稳,制定了运营期间基于验收系统的临时架空线路养护方案。（5）提出了有砟线上钢垫梁的动力性能试验方案,明确了试验目的与原则,安排了试验内容、检测的具体指标与检测设备。对于该装置的搭载施工,提供了施工流程图、具体施工步骤和施工所需人员设备及材料,有利于制定专项施工工艺。高铁的临时架空整治,属于高铁大修技术研究范畴,且为不中断行车方案,具有一定的前瞻性,应是我国高铁线路维修需要储备的技术。由于之前普速铁路大量架空技术方案限速为45km/h,且针对高速铁路运营特点的线路临时架空技术研究较少。本文提出了高铁线路无砟轨道临时架空装置总体方案,该方案为适应更高通行速度,进行了各个部件的结构形式设计;通过试验测试验证了架空装置的受力性能和安全性;通过提出通行速度标准,指导了架空期间的线路状态管理;提出临时架空装置的检查维修指南,系统地管理了钢垫梁的状态,减少了架空维护对高速铁路的影响。与既有设计速度45km/h的架空装置相比,现场拼装便捷,病害整治空间较大,提高了列车运行效率,产生了显著的经济效益。图58幅,表40个,参考文献54篇。

关键词：高速铁路无砟轨道架空技术钢垫梁理论分析室内试验维修指南

钢垫梁架空维护高铁线路期间提高列车限速的研究

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铁道建筑 2022年第4期62卷 86-89页

作者：郭宇良孙军刘晓光赵欣欣杨全亮中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司国家铁道试验中心北京100015 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081 中国国家铁路集团有限公司北京100844

针对我国铁路钢垫梁架空维护期间列车限速低(45 km/h)的问题,研究采用新型架空技术将限速提高。为了提高安装效率将钢垫梁原有6根横梁减少2根。通过静力仿真和静载试验,新型钢垫梁位移和应力均满足规范要求。通过多体动力学仿真分析,列... 详细信息

针对我国铁路钢垫梁架空维护期间列车限速低(45 km/h)的问题,研究采用新型架空技术将限速提高。为了提高安装效率将钢垫梁原有6根横梁减少2根。通过静力仿真和静载试验,新型钢垫梁位移和应力均满足规范要求。通过多体动力学仿真分析,列车以80 km/h的速度通过时新型钢垫梁的位移、列车的动力学性能指标均满足规范要求;列车以120 km/h的速度通过时新型钢垫梁的位移和列车的脱轨系数、车体加速度、平稳性指标均满足规范要求,但轮重减载率超出限值。因此,建议高速铁路钢垫梁架空维护期间列车限速由45 km/h提高到80 km/h。

关键词：高速铁路架空技术理论分析钢垫梁无砟轨道静载试验线路养护维修列车限速

铁路隧道运营维护中钢垫梁稳定性监测方法探究

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隧道建设（中英文） 2019年第S2期39卷 406-411页

作者：刘斌吕宏权中铁隧道集团一处有限公司重庆401121

为解决铁路隧道运营维护中钢垫梁的稳定性监测,以达到监测数据准确实时反馈,为既有线运营过程中施工安全提供参考依据,以某铁路隧道隧底整治工程为背景,采用精密光栅位移计配合光栅解调仪、GPRS传输模块监测钢垫梁位移数据,静力水准仪... 详细信息

为解决铁路隧道运营维护中钢垫梁的稳定性监测,以达到监测数据准确实时反馈,为既有线运营过程中施工安全提供参考依据,以某铁路隧道隧底整治工程为背景,采用精密光栅位移计配合光栅解调仪、GPRS传输模块监测钢垫梁位移数据,静力水准仪配合采集软件监测钢垫梁沉降数据,利用计算软件实时分析以实现钢垫梁的稳定性监测,并采用TM50测量机器人对钢垫梁上轨道坐标进行对比监测,并对比分析各项监测数据,验证其监测精度。提出了一套铁路隧道运营维护中钢垫梁稳定性的监测方法,解决了常规方法不能实时准确反馈监测数据的难题,为铁路隧道运营维护施工安全提供了保障。

关键词：铁路隧道钢垫梁自动监测运营维护

基于钢垫梁的CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层修复技术研究

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铁道科学与工程学报 2019年第2期16卷 287-293页

作者：黄传岳李传勇谭社会易忠来王永华中国铁路上海局集团有限公司工务部上海200071 中国铁路上海局集团公司芜湖工务段安徽芜湖241000 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081

针对高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层伤损,以影响运输效率最小化、作业效率最大化为原则,提出钢轨切割、轨道板移出、砂浆清理、钢垫梁临时支撑、伤损支承层修复、轨道板复位和砂浆层灌注的作业方案。并以关键工装钢垫梁为研究对象... 详细信息

针对高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层伤损,以影响运输效率最小化、作业效率最大化为原则,提出钢轨切割、轨道板移出、砂浆清理、钢垫梁临时支撑、伤损支承层修复、轨道板复位和砂浆层灌注的作业方案。并以关键工装钢垫梁为研究对象,进行承载能力静载试验和有限元数值分析,论证该技术方案的可行性。在钢垫梁临时支撑阶段,采用视频监控及动力学监测技术手段,实时监控线路状态,保障施工安全。应用实践表明:该技术能在天窗时间内完成CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层伤损修复,有效改善线路高低不平顺,恢复无砟轨道结构稳定性。

关键词：无砟轨道支承层修复钢垫梁视频监控

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无砟轨道线路临时架空装置现场应用与测试

铁道建筑 2020年第2期60卷 18-21页

作者：左照坤赵欣欣程晓毛鞠晓臣中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国铁路上海局集团有限公司上海200071

无砟轨道线路临时架空技术是在轨道病害修复过程中保障列车正常运行的关键。本文结合一高速铁路车站无砟轨道沉降整治工程,研发了适用于无砟轨道线路的临时架空装置。该装置以钢垫梁作为架空主体,可采用1片钢垫梁替换1块轨道板架设临时... 详细信息

无砟轨道线路临时架空技术是在轨道病害修复过程中保障列车正常运行的关键。本文结合一高速铁路车站无砟轨道沉降整治工程,研发了适用于无砟轨道线路的临时架空装置。该装置以钢垫梁作为架空主体,可采用1片钢垫梁替换1块轨道板架设临时线路,也可采用多片钢垫梁替换连续多块轨道板,构成多跨连续的架空结构。架空装置施工便捷,稳定性好,安全可靠。现场应用测试结果表明,列车通过临时线路时的脱轨系数、减载率、轮轴横向力以及钢垫梁的跨中竖向、横向挠度等指标均小于相应限值。该装置所架设的临时线路能够满足高速铁路列车以速度45 km/h通行的要求。

关键词：高速铁路临时架空装置现场测试钢垫梁无砟轨道病害修复

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无砟轨道线路临时架空技术研究及应用

铁道建筑 2019年第5期59卷 35-38页

作者：马慧君中国铁路总公司工电部北京100844

高速铁路无砟轨道基础沉降、上拱,导致线路轨道几何形位不良,危及行车安全,严重干扰运行秩序。为了整治病害,须要架空线路,目前的架空方式施工复杂,效率低,对运输干扰大。本文根据高速铁路运营特点,研究了适用于轨道板快速更换的临时架... 详细信息

高速铁路无砟轨道基础沉降、上拱,导致线路轨道几何形位不良,危及行车安全,严重干扰运行秩序。为了整治病害,须要架空线路,目前的架空方式施工复杂,效率低,对运输干扰大。本文根据高速铁路运营特点,研究了适用于轨道板快速更换的临时架空设备,主要由钢垫梁、扣件、支座和限位装置4部分组成,并进行了现场应用测试。结果表明钢垫梁挠度、梁端转角、纵梁翼缘板、腹板、加劲板应力均满足相关限值要求,梁体整体稳定性和局部稳定性均满足相关规范要求。

关键词：高速铁路无砟轨道病害整治钢垫梁架空线路

CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层斜裂伤损修复方法

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铁道建筑 2018年第11期58卷 139-141页

作者：黄传岳中国铁路上海局集团有限公司上海200071

针对CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层斜裂伤损,确定了升温膨胀是其伤损的主要原因。在保证列车不中断运营的前提下,提出了钢轨切割、轨道板移除、CA砂浆清理、钢垫梁临时支撑、伤损支承层修复、轨道板复位、砂浆层灌注的结构快速修复作业方... 详细信息

针对CRTSⅡ型板式无砟轨道支承层斜裂伤损,确定了升温膨胀是其伤损的主要原因。在保证列车不中断运营的前提下,提出了钢轨切割、轨道板移除、CA砂浆清理、钢垫梁临时支撑、伤损支承层修复、轨道板复位、砂浆层灌注的结构快速修复作业方案,并配套研发了具有快硬早强特性的CA砂浆材料和聚合物混凝土。应用实践表明,该方法占用天窗数量少,结构恢复快,修复后的轨道几何尺寸能够满足运营需求。可进一步应用于无砟轨道纵连体系结构维修中。

关键词：无砟轨道支承层裂缝伤损修复现场试验钢垫梁快硬聚合物