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齿轨铁路轨道-简支梁桥相互作用及轨缝合理位置研究

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工程力学 2021年第3期38卷 248-256页

作者：张乾蔡小培蔡向辉张岷北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中铁第一勘察设计院集团有限公司线路运输处西安710043

齿轨铁路与桥梁的梁轨相互作用对行车安全和结构稳定均有重要影响。基于有限元理论,建立了齿轨(钢轨)-轨枕-桥梁-墩台空间耦合计算模型,分析了典型荷载作用下齿轨铁路轨道-简支梁桥相互作用。结果表明:简支梁桥上齿轨铁路梁轨相互作用... 详细信息

齿轨铁路与桥梁的梁轨相互作用对行车安全和结构稳定均有重要影响。基于有限元理论,建立了齿轨(钢轨)-轨枕-桥梁-墩台空间耦合计算模型,分析了典型荷载作用下齿轨铁路轨道-简支梁桥相互作用。结果表明:简支梁桥上齿轨铁路梁轨相互作用强于常规桥上无缝线路,在列车纵向荷载作用下的钢轨纵向力、梁轨相对位移、墩顶纵向力、墩顶纵向位移等指标比常规桥上无缝线路大40%以上,建议增强轨道基础与梁体的约束作用,增大轨道结构纵向阻力,防止在列车纵向荷载作用下的轨道爬行。齿轨最大等效应力小于其容许应力,齿轨强度不是结构设计的控制指标。建议齿轨轨缝与梁缝错开布置,可有效避免齿轨轨缝变化过大。

关键词：铁道工程齿轨铁路简支梁桥有限元理论梁轨相互作用轨缝

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齿轨铁路导入装置动力学特性

交通运输工程学报 2022年第1期22卷 122-132页

作者：陈再刚唐亮杨吉忠陈志辉翟婉明西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031 中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031

利用大型有限元商业软件ABAQUS建立了车辆-齿轨铁路导入装置耦合动力学有限元模型;仿真了齿轨车辆通过齿轨铁路导入装置的过程,分析了车辆与齿轨铁路导入装置的动态相互作用;考虑不同参数的影响,研究了齿轨铁路导入装置振动响应、结构... 详细信息

利用大型有限元商业软件ABAQUS建立了车辆-齿轨铁路导入装置耦合动力学有限元模型;仿真了齿轨车辆通过齿轨铁路导入装置的过程,分析了车辆与齿轨铁路导入装置的动态相互作用;考虑不同参数的影响,研究了齿轨铁路导入装置振动响应、结构应力、动态接触力等动态特性响应规律。研究结果表明:随着支撑弹簧预紧力的增大,齿轮转速能更快达到与车速匹配的速度,且总体上同步装置振动与动态应力会增大,入齿装置振动和动态应力将减小,校正装置振动也将减小;确定合理的支撑弹簧预紧力,应综合考虑结构应力及振动水平,在本文计算工况中,建议预紧力取3 kN;齿轨铁路导入装置的最大振动速度为5.66 m·s^(-1),振动速度最大均方根为1.31 m·s^(-1),最大振动加速度为5657.82 m·s^(-2),振动加速度最大均方根为479.36 m·s^(-2),都出现在支撑弹簧预紧力1 kN工况下;随着齿轮初始转速增加至车速,总体上同步装置垂向振动变化不大,纵向振动减小,齿轮初始转速越接近车速越好;列车通过速度越大,齿轮对整个齿轨铁路导入装置的冲击力越大,因此,确定合理的列车通过速度,应综合考虑冲击振动及行车效率,在计算的5和10 km·h^(-1)的速度中,建议通过速度为5 km·h^(-1)或者低于5 km·h^(-1)。

关键词：轨道车辆齿轨铁路有限元分析导入装置车轨耦合动力学特性

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齿轨铁路桥上板式无砟轨道纵向力学特性研究

中南大学学报（自然科学版） 2024年第6期55卷 2404-2413页

作者：孔超辛涛刘宗峰王森陈波王宏阁北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北京交通大学轨道工程北京市重点实验室北京100044 中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043 中国铁路设计集团有限公司天津300142

为研究齿轨铁路桥上铺设CRTSⅢ型板式无砟轨道的纵向力学特性,基于有限元理论和混凝土塑性损伤理论,建立齿轨-无砟轨道-桥梁精细化分析模型,分析不同坡度下轨道结构应力变化和变形规律。研究结果表明:上坡侧的轨道板端位置为荷载最不利... 详细信息

为研究齿轨铁路桥上铺设CRTSⅢ型板式无砟轨道的纵向力学特性,基于有限元理论和混凝土塑性损伤理论,建立齿轨-无砟轨道-桥梁精细化分析模型,分析不同坡度下轨道结构应力变化和变形规律。研究结果表明:上坡侧的轨道板端位置为荷载最不利位置。可在小于150‰坡度的齿轨铁路上直接应用CRTSⅢ型板式无砟轨道,坡度大于150‰时轨道板产生局部损伤;整体温度变化量为15~25℃时轨道板损伤较大。轨道纵向位移增长率随坡度增加逐渐减小,底座板位移增长率最大,150‰坡度时轨道最大位移为1.6 mm左右;底座板凹槽最大压缩量为0.52 mm,为增强凹槽限位能力,可调整凹槽上、下坡侧的垫层刚度。轨道与桥面层间约束不足,为相对不稳定层面,应采取增大桥面板凿毛程度、调整预埋钢筋规格等纵向稳定措施。

关键词：齿轨铁路无砟轨道线路坡度纵向受力纵向位移层间变形

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齿轨铁路技术特点与应用展望研究

铁道工程学报 2020年第10期37卷 6-10页

作者：余浩伟章玉伟陈粒中铁二院工程集团有限责任公司成都610031 四川省铁路产业投资集团有限责任公司成都610031 中国港湾工程有限责任公司北京100027

研究目的:齿轨铁路是目前唯一可满足超大坡度需要的轨道交通制式,在国外已经有百余年的应用历史。本文在对齿轨铁路国外应用情况进行分析总结的基础上,研究其主要技术特点,并对齿轨铁路在中国未来的发展前景进行探讨。研究结论:(1)齿轨... 详细信息

研究目的:齿轨铁路是目前唯一可满足超大坡度需要的轨道交通制式,在国外已经有百余年的应用历史。本文在对齿轨铁路国外应用情况进行分析总结的基础上,研究其主要技术特点,并对齿轨铁路在中国未来的发展前景进行探讨。研究结论:(1)齿轨铁路可适应的最大坡度一般不大于480‰,车辆最大运行速度一般不超过30 km/h,以Riggenbach、Abt、Strub三种齿轨系统应用最为广泛;(2)齿轨铁路具有适应地形能力强、载客量大、绿色环保、可实现与传统轮轨铁路的互联互通、齿轨地段速度低、运行噪声与线路状态密切相关、养护维修复杂等主要技术特点;(3)齿轨铁路主要可应用于登山铁路、景区内观光铁路、旅游专列、串联不同景区之间的交通线、城市交通枢纽与景区之间的连接线等旅游线路和山区铁路支线,对促进旅游开发以及西部山区经济社会发展具有重要的作用;(4)本研究成果可为齿轨铁路的规划、建设提供指导。

关键词：齿轨铁路技术特点应用展望大坡度山区

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无缝齿条对齿轨铁路横向稳定性的影响研究

铁道工程学报 2024年第2期41卷 50-54页

作者：徐浩杨文茂谢铠泽蔡文锋李建新广州航海学院广州510725 中铁二院工程集团有限责任公司成都610031 石家庄铁道大学石家庄050043

研究目的:传统齿轨铁路采用有缝齿条,对下部基础变形要求高,且易增大车辆振动响应,增加养护维修成本,为此提出一种无缝齿条齿轨铁路。为研究齿条无缝化对齿轨铁路横向稳定性的影响,采用有限元软件,建立考虑无缝齿条的齿轨铁路横向稳定... 详细信息

研究目的:传统齿轨铁路采用有缝齿条,对下部基础变形要求高,且易增大车辆振动响应,增加养护维修成本,为此提出一种无缝齿条齿轨铁路。为研究齿条无缝化对齿轨铁路横向稳定性的影响,采用有限元软件,建立考虑无缝齿条的齿轨铁路横向稳定性分析模型,研究有无齿条、无缝齿条型式、线路坡度、初始弯曲波长和弯曲矢度、道床横向阻力以及曲线半径等因素下齿轨铁路无缝线路钢轨允许温升。研究结论:(1)与传统铁路无缝线路相比,无缝齿条结构将降低齿轨铁路无缝线路的横向稳定性,且齿条截面积越大,钢轨允许温升越小,建议无缝齿条在50 kg/m钢轨的基础上加工;(2)齿轨铁路无缝线路的钢轨允许温升随线路坡度的增大而减小,随曲线半径、道床横向阻力的增大而增大;(3)齿轨铁路无缝线路钢轨允许温升随初始弯曲矢度的增大而减小,而随初始弯曲波长的增大先减小后增大,最不利弯曲波长约为5 m;(4)为保证无缝齿条齿轨铁路无缝线路的横向稳定性,建议采用小断面齿条、增大曲线半径和道床横向阻力、避免最不利初始弯曲波长并减小弯曲矢度等措施;(5)相关研究成果可为齿轨铁路无缝化设计提供参考与借鉴。

关键词：无缝齿条齿轨铁路有限元分析横向稳定性允许温度

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齿轨铁路发展及应用现状综述

铁道标准设计 2019年第12期63卷 37-43页

作者：牛悦丞李芾丁军君杨阳李金城西南交通大学机械工程学院成都610031 中铁二院工程集团有限公司科学技术研究院成都610031

齿轨铁路是一种专用于地势起伏较大的线路的交通形式,其主要特点是在列车转向架中部装有驱动齿轮,在坡道区域驱动齿轮与地面上的齿轨啮合提升爬坡能力。齿轨铁路在国外山区得到了普遍应用,在国内也有正在建设的旅游线路。齿轨铁路具有... 详细信息

齿轨铁路是一种专用于地势起伏较大的线路的交通形式,其主要特点是在列车转向架中部装有驱动齿轮,在坡道区域驱动齿轮与地面上的齿轨啮合提升爬坡能力。齿轨铁路在国外山区得到了普遍应用,在国内也有正在建设的旅游线路。齿轨铁路具有车辆爬坡能力较强、运载能力高于缆索铁路及建设对环境破坏小等优点,十分适合作为山地观光线路。首先对齿轨铁路的历史及技术进行介绍,阐明常见的几种齿轨铁路车辆及轨道的特点,对齿轨车辆转向架形式及驱动制动等相关技术进行说明。列出国外现有较为典型的齿轨铁路简介。最后对未来国内应用的齿轨车辆发展方向做出分析,并预测了齿轨铁路在国内的应用前景。

关键词：齿轨铁路转向架齿条传动国外现状发展及应用

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齿轨铁路变安装距齿轮齿条副齿面磨损分析

机械传动 2022年第9期46卷 132-139页

作者：徐颖杰郑鹏刘云峰高杨徐文博郑州大学机械与动力工程学院河南郑州450001 郑州机械研究所有限公司河南郑州450001 北京华电力拓能源科技有限公司北京100035 火箭军装备部驻长治地区军事代表室山西长治046012

齿轮齿条副是齿轨铁路的关键驱动部件,掌握齿轨车辆运行过程中齿轮齿条副齿面的磨损状况和规律,有利于保证齿轨车辆的平稳安全运行。为此,分析了Strub齿轨形式的齿轮齿条副变安装距传动过程,并对变安装距传动关键参数进行了计算;引入安... 详细信息

齿轮齿条副是齿轨铁路的关键驱动部件,掌握齿轨车辆运行过程中齿轮齿条副齿面的磨损状况和规律,有利于保证齿轨车辆的平稳安全运行。为此,分析了Strub齿轨形式的齿轮齿条副变安装距传动过程,并对变安装距传动关键参数进行了计算;引入安装距步长和滑移距离步长,将变安装距齿轮齿条副连续传动过程离散化处理,构建了变安装距齿轮齿条副齿面磨损体积和磨损深度数学模型;为了验证数学模型的准确性,进行了齿条磨损试验验证;结合具体实例,分析了不同参数对齿面磨损的影响,得到了影响齿面磨损量的关键因子及其影响规律。结果表明,齿面磨损深度实测值与所建模型理论值变化规律一致,验证了磨损数学模型的准确性。研究发现,齿条齿顶处磨损最为严重,选用变位系数较大的齿轮有利于减小齿条齿面磨损量。

关键词：齿轨铁路变安装距齿轮齿条磨损模型

齿轨铁路活性粉末混凝土轨枕结构与力学性能研究

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铁道标准设计 2022年第12期66卷 15-19,65页

作者：代丰杨吉忠杨文茂蒋尧中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

齿轨铁路以其爬坡能力强、缩短线路长度、占地面积小等技术优势,在我国以观光旅游为主的大坡度山地轨道交通领域具有广阔的应用前景。齿轨铁路轨枕是轮轨系统重要传力部件,其受力特点和应用环境与普通铁路轨枕区别较大,基于山地齿轨铁... 详细信息

齿轨铁路以其爬坡能力强、缩短线路长度、占地面积小等技术优势,在我国以观光旅游为主的大坡度山地轨道交通领域具有广阔的应用前景。齿轨铁路轨枕是轮轨系统重要传力部件,其受力特点和应用环境与普通铁路轨枕区别较大,基于山地齿轨铁路的工程特点,通过分析齿轨铁路轨枕技术需求和活性粉末混凝土用于齿轨轨枕的性能特点和设计配比,提出齿轨铁路活性粉末混凝土轨枕结构方案,并通过理论分析和试制试验研究了轨枕结构的力学性能。结果表明,山地齿轨铁路轨枕应满足轨排结构稳定性保持能力、较高的结构强度、易于养护维修、较好的抗震性能的技术需求。活性粉末混凝土具有超高强度、高韧性、高耐久性、体积稳定性良好的材料特点,采用RPC140混凝土,8根ϕ7 mm螺旋肋钢丝双层配筋,截面高度160 mm的混凝土轨枕结构,可满足12 t设计轴重、40 km/h最大时速的齿轨铁路承载能力要求。

关键词：旅游轨道交通齿轨铁路轨枕活性粉末混凝土力学性能

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齿轨铁路用增强型RPC枕结构优化及试验研究

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铁道标准设计 2024年

作者：舒睿洪陈志辉杨吉忠陈志贤中铁二院工程集团有限责任公司

山地齿轨铁路通常位于环境恶劣且坡度较大的山区地段，其高海拔、天气恶劣等线路特点对轨道的施工及养护维修提出了较高要求。为实现山地齿轨铁路轨道轻量化，保证轨道结构的韧性、耐久性和稳定性，确保齿轨结构安全可靠，对活性粉末混... 详细信息

山地齿轨铁路通常位于环境恶劣且坡度较大的山区地段，其高海拔、天气恶劣等线路特点对轨道的施工及养护维修提出了较高要求。为实现山地齿轨铁路轨道轻量化，保证轨道结构的韧性、耐久性和稳定性，确保齿轨结构安全可靠，对活性粉末混凝土轨枕结构进行优化设计，提出了增强型RPC枕结构，并开展弹条I型改进扣件与该型轨枕配套使用的绝缘电阻测试试验。进一步，结合都江堰至四姑娘山山地齿轨交通轨道特点，依托资阳齿轨试验线，开展120‰坡度上道床纵向及横向阻力现场测试试验，对照参考相关标准进行该增强型RPC轨枕绝缘性能以及阻力性能验证。结果表明，弹条I型改进扣件与该增强型活性粉末混凝土轨枕配合使用时修正电阻值为5.5kΩ；120‰坡度上增强型活性粉末混凝土枕位移2mm时的道床纵向阻力值为15.50kN，横向阻力值为11.83kN；根据函数关系拟合，120‰坡度上道床纵向阻力与位移关系拟合函数为F1=966.24x3-5243.85x2+14160.36x+428.24，横向阻力与位移关系拟合函数为F2=507.67x3-3481.41x2+10767.77x+159.31；增强型RPC枕结构具有轻量化、绝缘性能、横纵稳定性能良好的特点，可满足铁路绝缘电阻5 kΩ，齿轨铁路纵、横向阻力8 kN/枕、5 kN/枕设计要求。

关键词：齿轨铁路有砟轨道混凝土轨枕绝缘性能道床阻力