波磨故障下曲率半径对车轮扁疤冲击影响分析

建立了城轨车辆—轨道耦合动力学模型,含有车轮扁疤及钢轨波磨故障,研究在不同曲率及钢轨波磨病害激励影响下,车轮扁疤对车辆振动响应特性影响.结果表明:通过曲线时,曲率半径越小,在含有钢轨波磨情况下,受车轮扁疤冲击后轮轨垂向力越大,但是不会改变轮轨垂向力的变化趋势.激励响应幅值统计学指标随着故障程度增加单调递增.经过一、二系悬挂减振,指标幅值均有较大幅度的下降.     

轨道刚度不平顺对高速车-轨-桥系统振动的影响

轨道刚度不平顺从轨面上难以区分,当列车通过时则会产生巨大的轮轨冲击或轨道变形,严重影响系统的安全平稳运营。针对该问题,首先解析推导了轨道刚度不平顺的数学表达式,并基于列车-轨道-桥梁动力相互作用理论建立了高速列车-板式轨道-轨桥耦合动力学模型;在此基础上从时域和频域角度研究了常规型轨道刚度不平顺对系统的影响;并以扣件失效为例,研究了缺陷型轨道刚度不平顺对系统动态特性的影响规律。结果表明:轨道刚度不平顺对系统振动有明显影响;轮轨力、轮对加速度及构架沉浮加速度等列车振动响应明显,表现出扣件间距及轨道板长度的周期性影响;在所考察的指标中,构架点头加速度对轨道刚度不平顺最为敏感;当考虑结构弹性后,轨道板边缘位置处的振动较板中位置处的振动大,两位置处钢轨加速度幅值比为1.17,而轨道板的加速度比值则达到了2.2;常规型轨道刚度不平顺主要引起结构周期振动,可能导致系统共振,加速结构损伤;缺陷型轨道刚度不平顺会造成轮轨冲击,严重时导致轮轨垂向力和轮重减载率超标,威胁行车安全;列车在250~350 km/h之间速度运行时,失效扣件的数量最多为1个。     

高速铁路板式轨道参数与动力特性的研究

运用板式轨道一路基系统半空间垂向耦合的动力计算模型,研究了高速铁路板式轨道的动力特性,探讨了板式轨道的CA砂浆垫层厚度和扣件刚度对系统动力性能的影响规律.扣件、轨下胶垫和CA砂浆层的弹性、阻尼特性对轨道及轨下结构动力性能的影响极大,减少扣件或轨下胶垫的刚度、增加CA砂浆层的厚度,可改善板式轨道的动力学性能.     

基础刚度突变对双块式无砟轨道振动的影响

为了研究基础刚度突变对双块式无砟轨道垂向振动的影响,运用通用有限元软件ANSYS建立了双块式无砟轨道垂向动力学有限元模型.分析了模拟列车荷载通过5种不同基础刚度比时,无砟轨道结构的垂向振动响应.结果表明:基础刚度突变和列车行车速度对无砟轨道结构垂向振动的影响十分显著,为了保证列车平稳运行和减缓轨道结构的破坏,需在基础刚度突变处设置过渡段.     

高速铁路板式轨道参数与动力特性的研究

运用板式轨道-路基系统半空间垂向耦合的动力计算模型,研究了高速铁路板式轨道的动力特性,探讨了板式轨道的CA砂浆垫层厚度和扣件刚度对系统动力性能的影响规律。扣件、轨下胶垫和CA砂浆层的弹性、阻尼特性对轨道及轨下结构动力性能的影响极大,减少扣件或轨下胶垫的刚度、增加CA砂浆层的厚度,可改善板式轨道的动力学性能。     

高速滑轨结构参数对橇轨动力响应的影响

火箭橇在亚音速、跨音速、超音速条件运行时引起的动力学问题是高速滑轨设计及制造重点考虑的问题.结合中国某型橇轨系统,较为完善地建立了橇轨动力分析有限元模型,研究了钢轨、轨道梁、扣件和衬片参数对橇轨动力响应影响关系,探讨高速滑轨结构参数取值原则.研究表明,钢轨和衬片刚度对系统动力响应影响较大,橇轨动力响应相对较低的滑轨结构参数选取范围为:钢轨弹性模量为210 GPa、轨道梁采用C20～C60混凝土、扣件刚度为(1 200～2 000)kN/mm、衬片弹性模量为(100～140)GPa.该研究可为高速滑轨设计提供理论依据.     

钢轨维修对高速铁路轨道平顺性的影响分析

钢轨维修是高速铁路轨道结构修理的核心作业内容,其对线路平顺性的影响直接关系到维修作业计划的有效制定. 针对某300 km/h高速铁路无砟轨道钢轨维修前后的轨检数据,分析1~42 m和1~120 m波长区间高低及轨向不平顺的时域、频域以及与车辆振动加速度的相干函数,确定钢轨维修对轨道平顺性的影响. 结果表明:钢轨维修仅对1~120 m的轨向不平顺轨道质量指数（Track Quality Index, TQI）有显著改善作用,使其降低约0.7 mm;在轨道不平顺频域分布上,钢轨维修作业对于轨道不平顺波长的组成没有显著作用,仅对于波长3 m以下轨道不平顺有一定的改善作用;钢轨维修作业对改善列车垂向振动有一定的效果.     

武汉轻轨系统轨道结构随机振动研究

利用模态分析法,建立了车辆-轨道垂向耦合动力计算模型。在模型中,车辆为附有二系弹簧的整车模型,钢轨被离散为双层弹性基础上的欧拉梁。以随机振动理论为基础,分析了列车荷载作用下武汉轻轨系统轨道结构的垂向动力响应特征,得到了车辆、钢轨、轨枕、道床的响应功率谱密度函数以及轮轨之间的动作用力功率谱密度函数。结果表明,钢轨的垂向振动能量主要集中在高频段区域,由轨面垂向短波不平顺激发。     

高速铁路SKL15扣件弹条断裂原因分析

为了分析高速铁路运营线路扣件弹条断裂原因，以SKL15型弹条为研究对象，采用现场测试与仿真分析相结合的方法进行研究。首先，现场调查线路的波磨情况与弹条的振动响应特性；其次，建立扣件系统有限元模型，分析弹条在自由状态和安装状态下的模态特征，并进行基于模态叠加法的谐响应分析，通过对比现场测试结果和仿真结果，证明模型的可靠性；最后，结合测试结果和线路运营情况，分析造成弹条断裂的原因并提出整治措施。结果表明：造成弹条断裂的主要原因是列车以120 km/h的时速通过显著波长为50～60 mm的波磨区段时所激发的载荷频率与安装状态下的弹条模态频率(550～650 Hz)十分接近，从而引起弹条强烈的共振作用，导致弹条跟端应力显著增大，最终引发疲劳损伤。针对这一原因，提出了如钢轨打磨、列车调速、弹条结构优化等一系列解决方法。     

小半径曲线钢轨磨耗的原因及防治措施

小半径曲线钢轨侧磨、垂磨、波磨,直接影响钢轨的强度、韧性、直顺性,甚至对行车安全构成严重影响。加强小半径曲线钢轨磨耗产生的原因分析,采取措施,减少曲线钢轨磨耗,延长曲线钢轨使有寿命和换轨周期,减少曲线维修工作,取得较好的经济效益。     

钢轨底部动力吸振器对钢轨振动与噪声的影响

为分析钢轨底部动力吸振器对钢轨振动特性和声辐射特性的影响,建立钢轨振动-声辐射模型.首先,根据铁路板式轨道实际拓扑结构建立三维实体有限元模型,采用直接法求解钢轨结构的特征值问题;其次,计算分析了钢轨在垂向单位力激励下的导纳特性与振动衰减率;再次,利用轮轨滚动噪声预测模型计算分析了动力吸振器对钢轨声辐射功率的影响;最后,对轨底动力吸振器的参数影响进行了分析.结果表明:轨底动力吸振器的减振频段为750～1 650 Hz,降噪频段为800 Hz以上;吸振器的质量比越大其减振降噪水平越高,但减振降噪水平的提高效率越低;在一定范围内适当增大吸振器刚度可略微提高降噪水平,但是刚度过大会加剧钢轨的振动及其纵向传播;阻尼系数影响减振降噪作用频率的带宽,需要保证足够大且与吸振器质量、刚度相匹配.对钢轨底部动力吸振器减振降噪作用和参数影响的计算分析可以为钢轨轨底动力吸振器的参数设计以及低噪声钢轨的选型提供一定的参考.     

轨道参数对重载铁路钢轨焊缝区域轮轨动力作用的影响

基于车辆-轨道耦合动力学理论和30t轴重货车-轨道垂向耦合动力学模型,计算了30t轴重货车通过钢轨焊缝不平顺区域时,轨道参数对轮轨作用的影响。结果表明:随着轨下支承刚度和轨下支承阻尼的增大,轮轨作用加剧;随着轨枕间距的增大,轮轨作用将有所减小;随着轨枕质量的增大,轮轨作用将略微增大,轨枕振动将明显降低。     

高速铁路双块式无砟轨道车辆荷载动态传递特征

为研究车辆荷载在无砟轨道中的传递特征,建立车辆-双块式无砟轨道耦合动力学模型,对车辆荷载在无砟轨道主体结构内的动应力和振动加速度传递规律进行研究,并对行车速度、结构尺寸及层间接触状态等影响因素进行分析. 结果表明:车辆荷载的主承载区分布在道床板内,垂向动应力峰值在0.1 m深度之内衰减73%;车辆荷载的主振动区主要分布在道床板内并传递至支承层,垂向加速度峰值在0.1 m深度之内衰减89%;轨道结构动态受力及振动响应均随行车速度的增加而增大;适当减少轨道结构宽度,对其受力和振动特性影响较小. 无砟轨道结构层间插入隔离层,可减小轮轨动力响应及轨道结构动态受力,但结构层间垂向加速度明显增大,插入弹性层,可减小钢轨垂向加速度,但对轮轨动力响应、道床板和支承层动态受力及振动特性影响较小. 所得结论可为无砟轨道设计和优化提供理论参考.     

车轨桥振动系统垂向模型和空间模型的比较

分别建立了车辆-轨道-桥梁系统的垂向耦合振动模型和空间耦合振动模型,并通过功率普密度得到轨道高低不平顺的时域模拟样本,以其作为激励,分析两种模型下车辆-轨道-桥梁耦合振动系统的振动响应。通过对比相同轨道高低不平顺激励下垂向振动模型和空间振动模型的垂向振动响应计算结果,分析了两种模型的优缺点和适用性。     

青岛岩层地铁减振轨道结构选型研究

由于在岩质条件下,地铁埋置在刚度较大的岩层中,振动衰减较慢,振动影响较远,因此对轨道减振的研究显得至关重要.对目前国内外主要的减振轨道结构及其性能分别进行了分析研究,如科隆蛋减振扣件、Vanguard（先锋）扣件、弹性短枕整体道床、浮置板等4种类型,并在此基础上对这4种减振轨道结构进行了比选分析.结合青岛地铁工程实际,较详细分析了减振轨道结构各部件的减振性能,从而为在岩层地质条件下城市轨道交通减振轨道结构选型提供借鉴和参考.     

重载铁路钢轨焊接接头区域的轮轨动力作用特性

为研究重载货车通过钢轨焊接接头的轮轨作用特性,运用车辆-轨道耦合动力学理论,建立了30t轴重货车-轨道垂向耦合模型。对钢轨焊缝不平顺采用叠加谐波激扰模拟,仿真分析了30t轴重货车以120 km/h速度通过钢轨焊缝不平顺区时的轮轨动力学性能指标,以及短波不平顺的波长和波深对轮轨系统动力性能的影响。结果表明:在既有的钢轨焊缝作业标准条件下,30t轴重货车以120 km/h速度通过时,轮轨作用变化较小。当焊缝不平顺长波波长λ1为1 m,长波波深δ1为0.3 mm,短波波长λ2为0.1 m,短波波深δ2超过0.4 mm时,其轮轨力超过许用值250 kN;当短波波深超过0.7 mm时,30t轴重货车发生轮轨脱离现象。当焊缝不平顺短波波长变为0.2 m,短波波深超过0.6 mm时,轮轨力大于250 kN;当短波波深超过1.6mm时,30t轴重货车发生轮轨脱离现象。     

某城市地铁振源系统参数影响预测

为了研究正在建设的某城市地铁振源系统,根据地铁拟采用的车型、块下胶垫和扣件等参数,建立车轨垂向耦合振动模型。计算车体、轮对和道床的垂向最大振动加速度,分析车体运行的平稳性及振源的减振效能。结果表明:该城市地铁拟采用的振源系统具有良好的减振效能;A型车车体运行平稳性优于B型车;低速时,参数的选取对振源系统的减振效能没有明显影响,随着车速的增加,减振效能呈降低趋势且不同参数间差距扩大,但当车速大于60 km/h时,减振效能趋于稳定;对减振效能的贡献,扣件最大,块下胶垫的阻尼其次,而A、B型车体和块下胶垫的刚度影响则不明显。     

城市公路与高架路交通诱发建筑振动实测与分析

为了研究环境振动对建筑物的影响及其在结构中传播的规律性,对某市公路与高架路及其沿线建筑物进行了实测,并从加速度时程、频谱与振级多个方面进行分析可知:由城市公路、高架路引起的地面振动分别以5～25 Hz、5～45 Hz的低频振动为主,这种低频振动在土层中随着距离的增加而衰减,传入建筑结构中会随着楼层的增加而放大,并且会诱发建筑结构内部构件的高频振动;在多层建筑结构内部,竖向振动大于水平振动,水平垂桥向振动大于水平顺桥向振动.随着楼层的增加,振动不断放大,放大倍数与结构在该方向上的刚度有关.结构的受迫振动主要源于地表振动.     

两自由度压电式轨道振动能量采集器

提出一种轨道板垂向振动能量采集方法,设计3种不同方案的两自由度压电式轨道振动能量采集器,并建立其运动方程和机电耦合方程.通过运用谐波平衡法,在简谐激励下分析得到压电式轨道振动能量采集器的输出电压和输出功率的幅频响应,通过直接的数值模拟验证了分析结果的正确性,得到两自由度轨道压电式振动能量采集器的最优方案.该方案采集器的能量采集效果远高于其他两种方案.通过调节刚度参数,可以有目的地增强两个共振峰中的任意一个,从而达到与轨道振动激励谐振的目的.     

车轨桥空间耦合振动引起的环境振动与隔振措施

城市轨道交通车轨桥系统产生的振动通过周边土体传到建筑物基础从而引起建筑物的振动.针对该问题,首先建立了车辆-无碴轨道-桥梁系统空间耦合振动模型,通过随机振动分析得到桥墩墩底反力;然后建立了桥梁周边土体-建筑物系统的三维分析模型,得到了周边土体及建筑物的振动影响;最后在以上土体-建筑物三维模型中加设隔振沟进行隔振,分析其隔振效果.分析结果表明,隔振沟的隔振效果显著.