30 t轴重12号重载道岔交叉渡线轮轨力学行为及安全性研究
30t轴重交流传动货运电力机车关键技术参数研究

目前 , 该项 目已经 通 过 国家 发 改 委 批 准 , 正 在 积 极
大 黏着 力 限制 , 对 于 机 车轴 重 、 轴式、 功率、 速 度 如 何 优 化 匹配 、 机 车关 键 参 数 如何 选 择 、 以满 足 机 车 最 优 性 能
是 本文 的探 讨研 究关 键 。 1 机 车运 用线 路情 况 1 . 1 新修 建 山西 中南部 铁 路通道
阴) , 长度约 6 O ~7 0 k m; 最大上坡道 为 6 ‰( 汤 阴一 日 照) , 长度约 4 O ~5 0 k m; 最小 曲线 半径 一般 1 2 0 0 m, 困
第3 3卷 增 刊 2 0 1 3年 1 2月
铁 道 机 车 车 辆
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文章编 号 : 1 0 0 8 —7 8 4 2( 2 0 1 3 )S 2 —0 0 0 1 —0 3
3 0 t 轴 重 交流传 动货 运 电力机 车 关键 技 术参 数研 究
赵 明元 ,申瑞 源。 , 周 浩 , 杨 俊杰 ,武学 良 ( 1 中国北 车集 团 大 同电力机 车 有 限责任 公 司 技 术 中心 , 山西大 同 0 3 7 0 3 8 ; 2 中国铁 路 总公 司 运 输局 机务 部 , 北京 1 0 0 8 4 4 )
据 车辆 系统 和工务 系统 的论证 结 论认 为 , 我 国 既有 通用线路 能够 开行 2 5 t 轴 重列 车, 大 秦 线 具 备 开 行
2 7 . 5 t 轴重列 车运 行 的条件 。通 过对 既有 线 1 的桥 梁
路 执行 的 主要技 术 标 准 为 国铁 工级 、 双线电气化、 设 计 轴重 3 0 t , 设计速度 1 2 0 k m/ h , 设 计 年 运 能 力 2亿 t /
新型重载道岔加工工艺分析

新型重载道岔加工工艺分析发布时间:2023-03-21T01:27:27.724Z 来源:《中国科技信息》2022年21期作者:姜哲[导读] 新型重载道岔加工工艺的优化对道岔制造产生积极的影响姜哲身份证号:21028219890508***摘要:新型重载道岔加工工艺的优化对道岔制造产生积极的影响,发挥出新型重载道岔加工工艺作用,实现大轴重下道岔整体性能增强。
新型重载道岔加工工艺成果在靖神线,蒙华线等不同的铁路线上得到了应用,产生的效果较为显著,道岔各部件使用寿命均有提升。
新型重载道岔加工工艺发展将会进一步的满足重载铁路建设的基本需求。
关键词:新型;重载道岔加工;工艺分析重载铁路具有高密度、大轴重、大运量等特点,其对道岔设备会产生较重的运输压力,而在这种状况的影响下,道岔会发生较为严重的磨损,降低使用寿命。
为了能够提高道岔部件使用寿命,依据重载线路的基本情况,优化新型重载道岔加工工艺,强化道岔部件的质量,。
1道岔常用型号新型重载道岔号数最为常用的就是12号与18号,60 kg/m或者75 kg/m的钢轨是道岔常用轨型,27 t和30 t是常见的轴重量,有砟道床是常用的轨下基础,应用固定型辙叉。
2道岔结构特点2.1切削基本轨加厚尖轨重载道岔当中曲线尖轨的更换频率最为频繁,而在新型重载道岔加工工艺当中对结构进行的优化应用尖轨加厚技术,针对基本轨轨头在加工的过程当中进行适当的水平切削,同时增厚尖轨轨头。
在线热处理U75V钢轨构成了钢轨主体材料。
经过以上的技术应用尖轨耐磨性将会得到极大的提升。
2.2辙叉辙叉主要有嵌入式组合高锰钢辙叉和合金钢组合辙叉两种。
前者辙叉心采用高锰钢材质,实施嵌入式技术,各个部分通过钢轨组合相互连接构成,设置双咽喉等新结构,使得辙叉的使用寿命得到了极大的延伸。
而后者合金钢组合辙叉采用间隔铁、高强螺栓副将轨件组装为整体,并在加工的过程中采用加强型翼轨结构,这样也能够提升辙叉的使用寿命。
道岔及交叉渡线施工方案

合肥城市轨道交通1号线一、二期工程正线铺轨Ⅰ标单开道岔及交叉渡线施工方案编制:审核:审批:中铁十一局集团有限公司合肥城市轨道交通1号线一、二期工程正线轨道铺设I标项目经理部二○一五年一月目录一、编制依据 (1)二、工程概况 (1)三、工期计划 (2)四、施工机具配置 (2)五、施工工艺及方案 (3)5.1 施工工艺 (3)5.2 单开道岔整体道床施工方案 (4)5.3 交叉渡线整体道床施工方案 (7)六、道岔铺设质量验收标准 (9)七、施工质量和进度保证措施 (11)八、施工安全保证措施 (11)单开道岔及交叉渡线施工方案一、编制依据(1)《合肥市轨道交通1号线一、二期工程正线轨道设计总说明》;(2)《城市轨道交通技术规范》(GB50049-2009);(3)《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》(CJJ49-92);(4)《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999(2003年版));(5)《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002(2011版));(6)《城市轨道交通工程测量规范》(GB 50308-2008);(7)《铁路轨道工程施工质量验收标准》(TB10413);(8)合肥市轨道交通1号线一、二期工程道岔和交叉渡线设计图纸(9) 我单位参与其它城市轨道交通工程建设积累的施工经验。
二、工程概况合肥市轨道交通1号线一、二期工程,是合肥市轨道交通网中南北向骨干线路,快速联系老城区与滨湖新区,途径新站区、老城区、青年路片区、葛大店片区、高铁站片区、滨湖新区等城市重要发展区域。
本工程从合肥站至徽州大道站,线路长约24.54km(铺轨起点里程K4+346.324,铺轨终点里程K28+889.032),全部为地下线,一期工程共设车站23座。
新建一座车辆段(滨湖车辆段)和一座停车场(大连路停车场)。
1号线一、二期正线轨道铺设范围为:正线K4+346.324~K28+889.032、配线、大连路停车场及出入场线、滨湖车辆段出入线及U 型槽部分的车辆走行轨道系统。
TJGW108-2013 30吨轴重合金钢组合辙叉技术条件(暂行)

2
延伸率 A,%
冲击性能 轨顶面硬度 常温(20ºC)≥70J; HBW(HBW10/3000) 38~45HRC 低温(-40ºC)≥35J 400~460 横截面硬度
指标
≥1350
≥10
3.2.3 锻制心轨、翼轨镶块应采用合金钢,材料及性能应符合下列要求: a. 拉伸强度 Rm ≥1350MPa, 断后伸长率≥10% 断面收缩率≥40% b. 冲击韧性 aku ≥70J/cm2 aku ≥35J/cm2 (-40°C) (+20°C)
1. 范围...............................................................................................................................................................1 2. 规范性引用文件.......................................................................................................................................... 1 3. 技术要求.......................................................................................................................................................1 4. 组装技术要求.............................................................................................................................................. 3 5. 检验方法及检验规则.................................................................................................................................. 5 6. 标志、包装、质量证明文件、储存和运输.............................................................................................. 7 附 录 A.........................................................................................................................................................8
大轴重重载列车长大下坡道曲线地段行车性能分析

大轴重重载列车长大下坡道曲线地段行车性能分析蒋立干;时瑾;龙许友【摘要】重载铁路长大下坡道小曲线地段病害多发,是危及行车安全的风险源.以双机牵引30 t轴重万吨列车为研究对象,在考虑列车纵向冲动和曲线车辆动力学行为基础上,建立了长大列车动力学模型,分析了大轴重重载列车在常用全制动工况下长大坡道曲线参数设置对行车性能的影响.研究表明:重载列车在13‰下坡道500 m 半径曲线地段制动时,整列车产生最大压钩力的车辆与曲线上出现最大车钩力的车辆并不一致,当曲线距头车初始制动位置距离700 m时,曲线段上第48节车车钩力达到最大值;制动产生的纵向冲动作用可使轮重减载率增大72%、倾覆系数增大47%、轮轨横向力增大41%、脱轨系数增大27%,这一作用会对行车安全性和轨道服役性能造成不利影响;从提高运营期行车安全、减缓曲线病害角度考虑,建议长大坡度最小曲线半径选取800 m.该研究可为重载铁路设计提供参考.%Diseases of heavy haul railway happen easily on a long steep down grad,these are a risk source being dangerous to train operation safety.A 30 t axle-load 10 000 t heavy haul train towed by two locomotives was taken as a study object,its dynamic model was established based on the train longitudinal impulse and vehicle dynamic behavior on curved tracks.The influences of curve parameters of a long steep ramp on train operation performance were analyzed during the heavy haul train passing through curve section of the long steep ramp under the full brake conditions.The results showed that the maximum hook force of the whole train is not consistent with that of the vehicle on the curve section when the heavy train is braked on the curve section with a radius of 500 m of the 13‰ down grade;the hookforce of the 48th vehicle on the curve section reaches the maximum value when the curve section is 700 m far from the brake position of the head vehicle;the longitudinal impulse action caused by braking makes the wheel load reduction rate increase by 72%,the overturning coefficient increase by 47%,the wheel-rail lateral force increase by 41% and the derailment coefficient increase by 27%;this action affects the train operation safety and the rail service performance;the minimum curve radius of the long steep downgrade is suggested to be 800 m to improve the operation safety and slow down diseases of curve sections.The study results provided a reference for the design of heavy haul railway.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2017(036)015【总页数】7页(P77-83)【关键词】重载列车;纵向动力学;长大下坡;曲线;行车性能【作者】蒋立干;时瑾;龙许友【作者单位】北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;北京交通大学土木建筑工程学院,北京100044;轨道工程北京市重点实验室,北京100044;中国铁路设计集团有限公司,天津300142【正文语种】中文【中图分类】U270.1发展重载运输是铁路运输扩能增效的一种有效途径。
客货共线铁路12号可动心轨道岔线型优化

客货共线铁路12号可动心轨道岔线型优化马莉【摘要】采用多体动力学和非线性有限元仿真相结合的方式,针对客货共线铁路12号可动心轨道岔建立轮轨接触应力瞬态分析模型和车辆-道岔耦合动力学模型,分析不同轴重条件下的轮轨接触应力分布特性,得出货车直向和侧向通过道岔时的动力学响应,并针对曲尖轨提出5种线型优化方案.方案对比分析表明:为保证行车安全性并减小道岔养护维修工作量,在道岔长度不变的条件下,曲尖轨宜增大曲线尖轨半切线的相离距离;在相邻间距条件允许的情况下,曲尖轨更适宜采用切线线型并增大导曲线半径.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】4页(P125-127,132)【关键词】客货共线铁路;12号可动心轨道岔;线型优化;轮轨接触;动力学响应【作者】马莉【作者单位】中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心,北京 100081【正文语种】中文【中图分类】U213.6目前客货共线铁路道岔总数超过10万组,其中单开道岔约占95%。
区间线路的轨道结构随着无缝线路的发展已经得到强化,道岔成为客货共线铁路的薄弱环节和限制行车速度的关键设备。
在运营过程中发现列车侧向通过道岔时,尖轨、心轨等部件在短时间内就会出现磨耗、压溃和掉块病害。
据统计整铸辙叉的使用寿命约为0.6~0.8亿t通过总重,仅为区间线路同型钢轨使用寿命的1/8~1/10,养护维修工作量巨大。
结合客货共线铁路轴重增加的紧迫需求,针对主型道岔进行线型优化是解决上述问题的重要方式。
道岔组成较为复杂,由转辙器、辙叉区和连接部分组成。
其中转辙器的尖轨和辙叉区的翼轨与心轨的踏面形状不规则,尤其是道岔采用可动心轨时,踏面形状更加复杂。
在车辆-道岔耦合分析模型中通常采用10多个离散点代表道岔轨道节点并赋予不同的变截面特性,以较好地分析轨道动力学性能和车辆舒适性指标,但由于轨道的节点数目较少,不适宜分析车轮与道岔轨道的接触特性。
因此本文首先使用ABAQUS有限元分析软件,建立客货共线主型12号可动心轨道岔的多节点轮轨接触应力瞬态分析模型,重点分析轮轨1点接触、2点接触下的应力分布特性,为道岔线型优化方案提供理论支撑。
地铁交叉渡线接触轨无电区的研究及改造

地铁交叉渡线接触轨无电区的研究及改造摘要:随着我国经济的快速发展,轨道交通逐渐成为人们出行和通勤的主要手段,为人们的日常出行带来了非常大的方便。
虽然我国的城市轨道交通建设已有较大的成绩,但在目前的地铁施工中,有关跨线与接触轨道之间存在无电区的问题仍然是急需解决的,其对地铁轨道的发展造成了非常严重的影响。
由于交叉渡线上有接触轨无电区,对轨道安全和列车的受流都有很大的影响,故对跨轨无电区的实际情况进行了调研,并提出了切实可行的改造和运营方案,以期解决目前存在的问题,协调好列车、轨道、接触轨三者的关系,确保轨道交通的安全和稳定,为我国轨道交通发展提供一定的帮助。
关键词:交叉渡线;接触轨;无电区;改造与研究该渡线主要包括四对道岔和一对菱形十字,当常规渡线因地面长度的限制而不能连续布置两条不同方向的跨线时,可以有效的缩短车站的长度,减小占用的空间,从而有效的分配站台和轨道空间,从而实现列车从一条线跨线到另一条线。
但由于交叉渡线本身的结构比较复杂,轨道纵横交错,轨道间距和水平方向也是互相影响的,所以起道、改道和拔道都必须严格遵守相关的程序,以保证它们始终处于完整的状态。
一、造成交叉渡线接触轨无电区形成的原因(一)实际的轨道线路情况由于轨道交通自身的特殊性,使跨线有了接触轨无电区。
由于受地域因素的制约,在建设地铁时应优先考虑位置,并对地下、高架段的施工需求进行了分析。
此外,在同一区域内,不同的轨道行,应根据实际运营状况选择适当的分岔,设置适当的交叉渡线间隔,以保证交叉渡线上的线间距和转角可以确定接触轨的断轨长度,并确定转辙器和分叉区的界线。
所以,在处理接触轨无电区时,必须先了解和调查轨道和设备的实际状况,确保可以正常展开各项工作。
(二)各项设备的布置与调控列车的编组、集电靴、信号设备、接触轨的设置都是无电区形成的关键,只要按照技术规范和设备的匹配,就可以有效的解决无电区。
由于信号转辙器的定位是固定的,为了确保足够的电力供应,必须在接触线上加长,以满足带电状态下的转辙器的安全空间需求;为了使集电靴和接触器顺利地穿过断口,应使其末端的弯头在接触导轨断裂处;为了保证铁路运行的顺利进行,应设定相应的机械区段,并决定线路间距和扩宽的要求。
30t轴重重载铁路轨道结构强化改造技术

30t轴重重载铁路轨道结构强化改造技术曹海滨【摘要】朔黄重载铁路轨道结构基础设施均按25 t轴重设计与建造,将货车轴重提高至30 t同时开行2万t以上的重载列车,将导致基础设施的强度与疲劳性能发生显著变化.根据朔黄重载铁路既有基础设施现状,对30 t轴重运输条件下基础设施存在的薄弱环节进行了现场调研,并通过大轴重实车试验对直线、不同半径曲线地段轨道部件受力和轨道几何状态进行了测试与分析,给出了铺设新型重载轨枕与重载扣件等结构强化改造技术措施.【期刊名称】《铁道建筑》【年(卷),期】2016(000)007【总页数】4页(P132-135)【关键词】重载铁路;轨道结构;适应性评估;轨道强化技术【作者】曹海滨【作者单位】神华集团有限责任公司,北京 100011【正文语种】中文【中图分类】U239.2;U213.2+11重载铁路运输受到世界各国的广泛重视,美国、巴西、澳大利亚、南非等国已大力发展重载铁路。
目前重载铁路已被国际公认为铁路货运的发展方向,成为世界铁路发展的重要方向之一。
从国外发展重载运输的实践来看,大轴重重载运输具有很好的经济性:一方面其运能大、效率高、运输成本低;另一方面大轴重、高牵引质量重载运输可显著提高机车车辆运转效率,减少机车车辆数量,同时降低牵引能耗,降低机车车辆维护费用和设备占用时间。
目前国外重载煤运铁路货车轴重大多集中在26.5~32.4 t,如澳大利亚昆士兰地区煤运铁路轴重最大为26.5 t,北美地区煤运铁路最大轴重达32.4 t。
随着神华集团各煤炭基地建设步伐的加快和矿区开采规模的扩大,神华铁路骨干网络的运输能力已不能适应发展的需求,通过多种技术途径扩大神华铁路运输能力十分紧迫。
经过近2年的广泛调研、咨询和论证,提出了在既有铁路基础设施强化改造基础上,通过提高轴重,增加牵引质量,规模开行2万t及以上重载列车等技术途径,提高神华铁路的运输效率和能力。
但提高货车轴重至30 t及以上,其荷载将超出轨道结构和部件设计标准。
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30 t轴重12号重载道岔交叉渡线轮轨力学行为及安全性研究侯博文;高亮;崔日新;何雪峰【摘要】The turnouts designed for 30 t axle-load wagon have been used on central and southern heavy haul railway corridor in Shanxi province. However, no study has ever been conducted on auxiliary scissors crossover for heavy haul railway. Based on vehicle-turnout coupled dynamics, a No.12 scissors crossover coupled dynamic model for 30 t axle-load wagon is established with multi-body dynamics software SIMPACK. The influences of wagons passing though scissors crossover, wagon speed and rail cant on wagon running safety indexes are analyzed. Reasonable recommendations are proposed for the design of the scissors crossover for 30 t axle-load heavy haul railway.%30 t轴重重载道岔已在山西中南部通道正线上投入使用,但对配套重载交叉渡线的研究尚属空白。
基于车辆道岔耦合动力学,采用多体动力学分析软件SIMPACK建立30 t重载货车12号交叉渡线动力仿真模型,分析重载列车过岔方式、过岔速度及轨底坡设计对行车安全性的影响,为30 t轴重重载铁路交叉渡线的设计提供合理建议。
【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2016(060)008【总页数】5页(P12-16)【关键词】重载铁路;交叉渡线;动力响应;轨底坡【作者】侯博文;高亮;崔日新;何雪峰【作者单位】北京交通大学,北京 100044;北京交通大学,北京 100044;北京交通大学,北京 100044;中铁工程设计咨询集团有限公司,北京 100055【正文语种】中文【中图分类】U213.6随着国家经济的快速发展及社会的不断进步,重载铁路在满足大宗货物运输中的作用日益突出。
重载铁路已成为铁路货运现代化的重要标志与发展目标。
我国铁路“十二五”发展规划中将华中地区煤运通道、山西中南部通道、张唐铁路等多条重载线路列为重点任务,其中山西中南部通道是国内第一条30 t轴重标准的重载铁路,目前已建成投入运营。
道岔是引导车辆由一股线路转到另一股线路的重要轨道结构。
交叉渡线作为道岔的配套结构,可有效方便站场设计,节省工程投资。
山西中南部通道正线上的单开道岔已全部采用重载道岔[1-4],但由于没有配套的重载交叉渡线产品,共有5组交叉渡线仍采用提速道岔,需限速运行。
与单开道岔相比,交叉渡线的结构更为复杂,轨道结构不平顺所引起的轮轨相互作用更加剧烈。
当30 t轴重的列车开行经过时,对交叉渡线结构安全性、轮轨磨耗的考验更是前所未有。
而目前对交叉渡线的研究均集中于基于行车舒适性的客运交叉渡线设计[5-7]及交叉渡线无缝化研究[8-11],而对重载铁路交叉渡线的研究尚属空白。
结合山西中南部重载铁路交叉渡线研究的迫切需求,本文基于车辆-道岔耦合动力学,采用多体动力学分析软件SIMPACK建立30 t重载货车-12号交叉渡线动力仿真模型,对重载列车过岔方式、过岔速度及轨底坡设计对行车安全性的影响进行分析,为30 t轴重重载铁路交叉渡线的设计提供合理建议。
1.1 货车模型基于多体动力学,依据30 t轴重货车设计参数[12],结合车辆的结构形式和振动特点,建立了包含车体、转向架、摇枕、轮对的11体39自由度货车整车模型。
其中车体、各轮对考虑沉浮、点头、横移、侧滚和摇头运动;传统三大件转向架结构考虑侧架的纵向、横移和摇头运动及摇枕的摇头运动。
此外,模型中还考虑了摇枕、心盘、楔块及旁承等结构的非线性因素作用。
1.2 12号交叉渡线模型交叉渡线模型根据60 kg/m钢轨12号道岔5.0 m间距交叉渡线的设计图纸建立(图1)。
该交叉渡线由4组转辙器,2组6号钝角辙叉、2组6号锐角辙叉、4组单开12号固定辙叉以及各辙叉区对应的护轨组成。
建模时首先按照12号交叉渡线的道岔实际尺寸和各股钢轨的空间布置提取道岔的若干典型截面坐标信息,生成SIMPACK可调用的钢轨截面文件。
在SIMPACK中调用各关键位置的典型钢轨截面,并在每两个截面中进行线性插值以形成完整的轨道。
1.3 轮轨接触模型交叉渡线钢轨截面持续变化,轮轨接触方式多变。
根据岔区车辆运行轨迹,轮轨接触处理时常考虑单点接触、踏面及轮缘的两点接触、踏面上的两点接触以及轮背与钢轨接触4种情况(图2)。
计算时,首先对轨面和踏面形状进行离散,进而用迹线法动态确定轮轨空间接触几何关系。
轮轨法向力根据Hertz非线性弹性接触理论计算,轮轨蠕滑作用采用Kalker线性理论计算[13]。
当轮轨间出现两点接触时,轮轨法向力按照公式(1)计算式中,N1、N2为两接触点处轮轨法向力;δ(N1)、δ(N2)为两接触斑的法向弹性压缩量;p(l)为轮轨接触常数,由公式(2)确定式中,E为杨氏弹性模量;σ为轮轨材料泊松比;λ为轮轨接触椭圆长、短轴之比。
由于轮背与钢轨的接触时间非常短,因此轮背与钢轨接触的法向力可采用公式(3)所示的弹性接触模型进行计算式中,kG为护轨横向刚度值;δ1为轮轨间间隙量;d为轮缘设计厚度;yG为护轨横向动态位移;Δ为轮缘槽各处宽度。
利用所建立的30 t重载货车-12号交叉渡线动力仿真模型,对货车直向、侧向通过渡线时的动力特性进行计算,并研究了轨底坡对货车动力特性的影响。
货车过岔时的轮轨动态作用及安全性进行评价指标如表1所示。
2.1 货车直向过岔动力特性30 t轴重货车以100 km/h直向通过12号道岔交叉渡线时,最先受到冲击的第一轮对的左、右车轮与道岔间相互作用力典型时程曲线见图3~图5。
重载货车直向通过12号道岔交叉渡线时,车辆依次通过转辙区尖轨(逆向)、12号固定辙叉心轨(逆向)、12号固定辙叉心轨(顺向)、转辙区尖轨(顺向)。
由图3~图5可知,基本轨一侧的轮轨间接触力波动较小,且未发生多点接触;通过心轨及尖轨一侧时轮轨间发生了多点接触,且通过两个心轨区域附近时,基本轨一侧的车轮轮背均同护轨间发生了撞击。
轮轨横向力、轮轨垂向力及轮背与护轨作用力最大值均出现在车辆逆向通过第一组12号单开辙叉叉心位置。
当30 t轴重重载货车分别以60、80、100 km/h直向通过交叉渡线时,货车行车安全指标及轮轨力最大值见表2。
由表2可知,行车安全指标及轮轨作用力均随着车辆直向过岔速度的提高而有所增大。
当车辆过岔速度由60 km/h增加至100 km/h时,其中轮轨横向增幅仅为7.11%,变化并不明显;轮轨垂向力与护轨接触力增幅较大,增幅分别达到15.82%与28.49%。
计算速度内,行车安全性指标及轮轨相互作用均未超过限值。
2.2 货车侧向过岔动力特性30 t轴重货车以50 km/h侧向通过12号道岔交叉渡线时,第一轮对的左、右车轮与道岔间相互作用力典型时程曲线见图6~图8。
重载货车侧向通过12号道岔交叉渡线时,车辆依次通过转辙区尖轨(逆向)、12号固定辙叉心轨(逆向)、6号锐角辙叉心轨(顺向)、6号钝角辙叉心轨尖轨(先顺向后逆向)、6号锐角辙叉心轨(逆向)、12号固定辙叉心轨(顺向)以及转辙区尖轨(顺向),然后驶入另一股线路。
由图6~图8可知,车辆在侧向通过整个交叉渡线过程中,由于列车通过“S”形曲线,先是左侧轮轨垂向力增大,右侧轮轨垂向力减小,通过交叉渡线的直线段后进入反向曲线时左侧轮轨垂向力减小,右侧轮轨垂向力增大。
在通过整个交叉渡线道岔时,两侧车轮与钢轨间均发生了多点接触;通过心轨及尖轨一侧时轮轨间发生了多点接触,且通过两个辙叉区域附近时,车轮轮背均同护轨间发生了撞击。
最大轮轨横向力出现在车辆逆向通过第一组12号单开辙叉叉心位置;最大轮轨垂向力出现在车辆通过第一组12号道岔转辙区尖轨附近;轮背与护轨间相互作用力最大值出现在车辆通过第一组12号辙叉叉心附近。
当30 t轴重重载货车分别以30、40、50 km/h侧向通过交叉渡线时,货车行车安全指标及轮轨力最大值见表3。
由表3可知,行车安全指标及轮轨作用力均随着车辆侧向过岔速度的提高而有所增大。
当车辆过岔速度由30 km/h增加至50 km/h时,其中轮轨横向增幅为13.91%,可见侧向过岔速度的增加会加剧轮轨间横向冲击;轮轨垂向力增幅不大,约为9.59%;护轨接触力增幅较大,达到29.81%。
计算速度内,行车安全性指标及轮轨相互作用均未超过限值。
2.3 轨底坡对动力特性的影响当交叉渡线轨底坡分别为1∶20、1∶40时,30t轴重货车通过渡线时安全指标与轮轨力最大值对比如图9、图10,其中直向过岔速度为100 km/h,侧向过岔速度为50 km/h。
由图9、图10可知,交叉渡线轨底坡由1∶40改为1∶20后,货车通过交叉渡线时的安全指标和轮轨力均有所降低。
车辆直向过岔时,脱轨系数降低4%,轮重减载率降低13.33%,轮轨横向力降低6.92%,轮轨垂向力降低8.73%,护轨受力降低1.48%;车辆侧向过岔时,脱轨系数降低25%,轮重减载率降低12.90%,轮轨横向力降低31.97%,轮轨垂向力降低0.72%,护轨受力降低2.48%。
可见,采用1∶20轨底坡可降低车辆通过交叉渡线时的轮轨相互作用力,其中车辆侧向过岔时的轮轨横向力降低最为明显(其时程曲线见图11),这对于缓解道岔结构受力,延长道岔使用寿命是较为有利的。
图12为心轨顶宽20 mm、顶宽50 mm处分别设置1∶40轨底坡及1∶20轨底坡条件下车轮等效锥度随着轮轨间相对横向位移的变化。
图13为轨底坡对货车直向、侧向过岔时轮对横向位移的影响。
由图12、图13可知,与1∶40轨底坡相比,1∶20轨底坡的轮对横向位移略大。
心轨顶宽20 mm断面与车轮间的接触点主要集中在尖轨的轨距角及尖轨顶端;心轨顶宽50 mm断面与车轮间的接触点主要集中在尖轨,接触点分布较为均匀。
1∶40轨底坡条件下的左右车轮等效锥度大于1∶20轨底坡条件下的车轮等效锥度,说明在1∶40轨底坡下采用LM踏面的车轮对中回复能力优于1∶20轨底坡下,但也易降低蛇行失稳的临界速度,诱发蛇行运动。