无缝线路的稳定性
用Ansys程序分析无缝线路稳定性
2006年第9期 铁道建筑 Railway Engineering 91
文章编号:1003.1995(2006)09.0091.03
用Ansys程序分析无缝线路稳定性
杨悦,谷爱军
(北京交通大学土木工程学院,北京 100044)
摘要:用Ansys建立在不同横向约束和失稳长度下的一维无缝线路计算模型,计算钢轨相对失稳温度和
失稳时钢轨横向最大位移量,并与传统无缝线路计算方法的计算结果进行比较,指出传统无缝线路计算
方法计算结果的局限性,以及由于Ansys算法假设较少,更接近实际。
关键词:Ansys无缝线路稳定性
中图分类号:U213.9文献标识码:A
无缝线路钢轨内存在的温度力,是造成轨道失稳
的主要原因,对列车运行安全是极大威胁,对无缝线路
的稳定分析,至今仍有不少问题有待进一步研究。““
本文采用Ansys大型通用有限元软件研究无缝线
路的失稳问题,给出钢轨在不同假定失稳长度、不同道
床阻力下的相对失稳温度(所谓相对失稳温度,是指初
始温度下钢轨处于无应力状态,温度升高相对失稳温
度时,钢轨受温度力作用而发生失稳。)和钢轨刚失稳
时最大横向位移量,与统一公式法以及不等波长法计
算结果进行比较。
1统一公式法、不等波长法和Ansys建立有限
元模型计算方法的比较
1.1统一公式法、不等波长法的缺点
统一公式法、不等波长法计算无缝线路失稳时横
向道床阻力取的是等效道床横向阻力,其值是根据测
试统计得到的,由于假设是线性常数,而真实值是非线
性的,存在一定的误差;统一公式法、不等波长法计算
轨道失稳是先假定失稳长度,再根据大量试验和统计,
固支
y 假设钢轨横向位移达到某一定值时算为失稳,由于假
设不一定与真实符合,存在一定的误差。
1.2用Ansys计算无缝线路失稳的优点
用Ansys计算无缝线路失稳是先建立非线性弹簧
单元,其道床横向阻力随着钢轨横向位移的变化呈非
线性变化,根据实测结果取值,但更加接近实际情况;
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铁路职业技能鉴定参考丛书 铁路线路工
第1页 第三部分 高级工
一、填空题
1.道岔的基本形式为轨道的连接、轨道的交叉以及 轨道连接与交叉 的组合。
2. 交分道岔
指两条线路相互交叉,列车不仅能够沿着直线方向运行,而且能够由一直线转入另一直线的道岔。
3.为了使转辙器轨距、方向正确及尖轨和基本轨密贴, 曲基本轨 应按矢距进行弯折。
4.弹性可弯式尖轨跟端用普通钢轨接头与导曲线钢轨接头联结,用间隔铁把尖轨与基本轨相连,以保持 间距 。
5.转辙部分的轨撑是防止基本轨的倾覆、扭转和纵向移动的 支撑件 。
6.转辙部分的轨撑安装在基本轨 外 。
7.分开式滑床板是轨撑由垂直螺栓先与滑床板联结,再用 道钉或螺纹道钉 将垫板与岔枕联结。
8.普通钢轨断面尖轨分为不补强尖轨、补强尖轨及 特殊补强 尖轨。
9.间隔铁又称铁砖,它是保持尖轨跟端 轮缘槽 尺寸和连接尖轨与导轨的设备。
10.辙跟间隔铁长度决定于辙跟 螺栓 的数量。
11.辙跟夹板是尖轨跟端的 联结 零件。
12.道岔的连接部分是用不同长度的钢轨,将前端转辙器与后端辙叉及护轨部分连接起来,以组成 整组道岔 。
13.辙叉由 心轨和翼轨 组成,是使车轮由一股钢轨越过另一股钢轨的设备。
14.钢轨组合式(拼装式)辙叉的翼轨用 普通钢轨 经弯折、刨切而成。
15.可动心轨型辙叉的心轨在翼轨框架范围内通过 转换装置转换 保持两个方向转线连续,消除固定辙叉转线中断的有害空间,提高了列车运行的平顺性及道岔容许速度。
16.捣固车一次起道量不宜超过50mm,起道量超过50mm时,应捣固 两 次。
17.可动心轨型辙叉目前铺设的有 钢轨组合型 可动心轨辙叉和锰钢型可动心轨辙叉两种。
18.可动心轨型辙叉主要用于 调整旅客列车 运行的线路正线、渡线道岔和速度较高客货运量较大线路上的道岔。
简述无缝线路的基本原理
简述无缝线路的基本原理
无缝线路是一种特殊的铁路线路,其基本原理是通过将两个钢轨端部压制成互相嵌合的形状来形成一条连续、无缝的轨道。这种构造方式相比传统的钢轨连接方式,具有更高的强度和更好的稳定性,适用于高速、重载和长距离的铁路运输。
无缝线路的制造过程主要包括以下几个步骤:
1.母材制备:首先需要制备出符合相关标准的钢材,选择具有足够韧性和强度的钢材作为母材。
2.轧制加工:将母材通过冷、热轧等多道次的加工,加工成符合要求的形状和尺寸。
3.筛选:对加工好的母材进行筛选,排除存在缺陷的母材。
4.预弯制:将加工好的钢材进行预弯制,使其符合后续加工的要求。
5.端部加工:将钢轨两端进行加工,使其能够互相嵌合。
6.热处理:将加工好的钢轨进行热处理,提高其强度和韧性。
无缝线路相比传统的钢轨连接方式,具有以下优点:
1.强度更高:无缝线路的连接方式使得钢轨形成了一体化结构,强度更高,能够承受更重的车辆荷载。
2.运行更稳定:由于无缝线路的连接方式更稳定,所以能够降低噪声和振动,提高列车运行的稳定性和舒适性。
3.维护成本更低:无缝线路的结构更简单,维护成本相对传统的钢轨连接方式更低。
综上所述,无缝线路是一种具有高强度、高稳定性和低维护成本的铁路线路,已经成为现代铁路运输的主流标准。
无缝线路横向鼓曲失稳分析
第39卷第8期 V()1.39 N 8
无缝线路横向鼓曲失稳分析
邹小魁1,李建仍2
(1.中铁山桥集团有限公司,河北秦皇岛066205;2.山东青岛即墨城乡建设局,山东青岛266200)
摘要:运用有限单元法和无缝线路横向鼓曲稳定性理论,建立无缝线路横向稳定性计算模型,分析钢 轨初始弯曲矢度、波长、导曲线半径及道床横向阻力对无缝线路稳定性的影响,提出提高无缝线路横向稳定 性的具体措施。 关键词:无缝线路;轨道稳定性;有限元法;钢轨鼓曲
中图分类号:U213.911 文献标识码:A 文章编号:1006—9178(2011)08—0021—04
Abstract:On the basis of the theory of FEM(finite element method)and transverse buckling stability of continu- ously welded rail track,the transverse stability of continuously welded rail track model is established.In the mod— el,the initial bending deformation,the wavelength,the radius of guiding CUl'Ve and the ballast lateral resistance are taken into account to analyze their effect on the stability of continuously welded rail track.The concrete mea- sures on strengthening transverse stability of continuously welded rail track are put forward. Keywords:Continuously Welded Rail Track;Track Stability;Finite Element Method;Track Buckling
无缝线路区间单元轨节的布置
⽆缝线路区间单元轨节的布置
⼀、引⾔
⽆缝线路是⼀种先进的轨道结构,它通过消除钢轨接头,提⾼了线路的平
顺性和稳定性。区间单元轨节的布置是⽆缝线路设计中的关键环节,对于保障
列⻋安全、舒适运⾏具有重要意义。本⽂将对⽆缝线路区间单元轨节的布置进
⾏详细探讨。
⼆、⽆缝线路概述
⽆缝线路是通过焊接或机械锁合的⽅式,将多根钢轨连接成连续轨道的轨
道结构。相较于传统轨道结构,⽆缝线路具有以下优点:
1.消除钢轨接头,提⾼线路平顺性,减少⻋轮与钢轨的冲击和振动,改善列⻋运⾏舒适度。
2.延⻓设备使⽤寿命,降低维修成本。
3.提⾼轨道结构强度,增强线路稳定性。三、区间单元轨节的布置原则
在⽆缝线路区间,单元轨节的布置需遵循以下原则:
1.⻓度选择:单元轨节的⻓度应综合考虑⼯程条件、运营要求和经济性等因素。根据线路条件和施⼯组织设计,选择合理的单元轨节⻓度,⼀般宜为
1000m⾄2000m。
2.锁定轨温:锁定轨温是⽆缝线路的重要参数,直接影响线路的稳定性和⾏⻋安全。在布置区间单元轨节时,应选择适宜的锁定轨温,并确保相邻单
元轨节之间的锁定轨温差值符合规范要求,以避免温度应⼒过⼤导致线路
变形。
3.缓冲区的设置:为减⼩单元轨节之间的温度应⼒,需在相邻单元轨节间设置⼀定⻓度的缓冲区。缓冲区⼀般采⽤标准扣件,以实现轨道结构的柔性
过渡。在缓冲区内,应合理设置调节器,以调整不同单元轨节的伸缩量。
4.与道岔的衔接:在道岔区域,⽆缝线路的布置需特别注意。应优化道岔及岔区轨道结构,提⾼道岔的稳定性。此外,应确保道岔与区间单元轨节的
衔接合理,避免出现应⼒集中现象。
5.养护维修:⽆缝线路的养护维修对于保持线路状态良好⾄关重要。在布置区间单元轨节时,应考虑养护维修的需求,合理设置巡查通道和养护维修
空间。同时,应制定科学合理的养护维修计划,确保⽆缝线路始终处于良
好⼯作状态。
四、实施步骤与注意事项
1.实地勘察:在布置区间单元轨节前,应对线路进⾏实地勘察,了解⼯程条件、地质地貌、⽓象条件等实际情况。此外,还需收集相关资料,对既有线
针对通霍线开行重载列车的无缝线路设计与稳定性研究
1OO 铁道建筑 Railway Engineering 文章编号:1003—1995(2010)12.0100—02 针对通霍线开行重载列车的无缝线路设计与稳定性研究 耿文忠 (沈阳铁道勘察设计院有限公司,沈阳 110013) 摘要:通霍铁路是蒙东地区一条煤炭运输通道,预计2030年最大货流密度将达到9 000万t,目前已组织 开行1万t及2万t组合列车,并正在进行增建二线扩能改造。本文对开行重载列车对无缝线路稳定性 的影响进行了分析,对重载铁路无缝线路设计参数提出了建议,并提出了确保无缝线路稳定性的措施。 关键词:重载铁路无缝线路设计稳定性 中图分类号:U213.9 文献标识码:B 1既有线概况 通霍线位于内蒙古自治区通辽市和兴安盟境内, 南起大郑铁路的通辽站,经由通辽市、科尔沁左翼中 旗、扎鲁特旗、科尔沁右翼中旗,终点至霍林河站,既有 线全长416.6 km。通霍线是东北路网的重要组成部 分,是东北西部地区一条主要的铁路支线,也是内蒙古 自治区的一条主要煤炭运输大通道。 既有通霍线为单线I级铁路,限制坡度4‰~6%o, 内燃牵引5 000 t、部分开行1万t及2万t组合列车, 到发线有效长850 in、部分车站1 700 m及3 500 m。 该线为煤运通道,2008年既有货流密度已达4 301 万t,目前开行旅客列车2对,货物列车21对,能力 紧张。 既有线大部分地段铺设区间无缝线路,钢轨类型 主要有60 kg/m、65 kg/m,大多为2003--2006年铺设 的再用轨。轨枕大部分为69型混凝土枕,有少部分Ⅱ 型枕,每公里铺设1 840根。道床采用二级碎石道砟, 厚度0.45 m,顶宽3.3 m。 存在的薄弱环节为钢轨状态较差,轨道框架刚度 不足,道床厚度不足等,已不适应开行重载列车的 需要 2扩能改造工程概况 2.1设计货运量及列车开行方案 本线设计年度区段最大货流密度2020年为7 300 万t,2030年将达到9 000万t。 增建二线扩能后本线通过能力紧张的局面将消 收稿日期:2010.08.09;修回日期:2010.09-20 作者简介:耿文忠(1953一),男,沈阳市人,高级工程师。 除,运输组织方式采用开行5 000 t列车和10 000 t组 合列车;近期开行客车5对、货车40对,远期开行客车 6对、货车45对。 2.2采用轨道类型 有砟轨道,采用60 kg/m重型轨道标准,按铺设区 间无缝线路设计。 钢轨采用60 kg/m长钢轨;轨枕采用Ⅲ型钢筋混 凝土枕,每公里铺设1 667根;弹条Ⅱ型扣件;道床采用 一级碎石道床,顶面宽度为3.4 rfl,砟肩堆高15 cm。 3 开行重载列车对无缝线路设计参数及稳定 性的影响 3.1对最高轨温的影响 1万t及2万t重载列车,在轨道上高密度运行以 及频繁制动对钢轨温升有一定影响。通过近年来开行 重载列车后对轨温的检测,夏季在长大坡道及进站前 频繁制动地段,钢轨踏面不断吸收车轮制动和启动引 起的摩擦热能,并向钢轨轨腭、轨腰、轨脚、轨底传递, 致使钢轨全断面温度升高,再加上重载列车大轴重、长 大列车在坡道上的运行致使轨温升高较快。数据表 明,1万t重载列车致使最高轨温,较该地区的最高设 计轨温升高约3.5℃,2万t列车升高值则达到7.4℃。 该线扩能改造后重载列车采用开行1万t列车的 运输组织模式,因此,将无缝线路设计参数中的最高轨 温较地区最高设计轨温增JJn3.5 oC。 3.2对轨道横向稳定性的影响 通霍线重载运输采用组合式重载列车,即将两列 普通列车用首尾相接的方式连挂在一起,本务机车分 别挂于列车的头部和中部。在重载、高速运行下,由于 列车制动的不同步,导致轨道框架受到横向冲击,容易 造成轨道横移,影响重载无缝线路的稳定性。
第五节 无缝线路
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. 优选- 第五节 无缝线路
一、无缝线路特点
高速铁路正线应采用跨区间无缝线路,到发线应采用无缝线路。跨区间无缝线路是在完善了长大桥上无缝线路、高强度胶接绝缘接头、无缝道岔等多项技术以后,把闭塞区间的绝缘接头乃至整区间甚至几个区间(包括道岔、桥梁、隧道等)都焊接(或胶接、冻结)在一起,取消缓中区的无缝线路,如图2-102所示。
二、无缝线路根本原理
(一)无缝线路的类型
无缝线路根据处理钢轨内部温度应力方式的不同,可分为温度应力式和放散温度应力式两种。
无缝线路铺设锁定后,焊接长钢轨因受线路纵向阻力的抵抗,两端自由伸缩受到一定的限制,中间局部完全不能伸缩,因而在钢轨内部产生很大的温度力,其值随轨温变化而异。
我国高速铁路采用温度应力式无缝线路。
(二)温度力与温度应力
1.温度力
当轨温变化时,固定区钢轨内部产生的力(拉力或压力)称为温度力。其计算式为
P1一a·E·A·△T
式中 P.——温度力(kN);
a——钢轨线胀系数,1.18×10-S/℃;
E——钢轨弹性模量,2.1×108kN/m2;
A——钢轨截面积(cm);
△T——轨温差(钢轨温度变化值)(℃)。
例:60 kg/m钢轨,A一77.45 Cm2,Pt一19.2△T(kN)。
2.温度应力
当轨温变化时,整个钢轨断面所承受的应力,称为温度应力,其计算式为
口一d·E·△T一2.478·△T(MPa)
由以上公式可知温度应力与钢轨长度、截面面积无关。
(三)锁定轨温设计
无缝线路相邻单元轨节之问锁定轨温之差不应大于5℃,同一区间内单元轨节最高与最低锁定轨温之差不应大于10℃;左右股钢轨锁定轨温之差不应大于3℃。 -
无缝线路胀轨跑道原因及防治对策
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无缝线路胀轨跑道原因及防治对策
随着铁路运输的高速发展,无缝线路已成为目前线路结构的主要组成部分,全区间、跨区间无缝线路逐步取代了准轨线路。相比而言,无缝线路具有行车平稳、维修成本费用低和使用寿命长等优点,特别是在我国铁路提速及重载铁路应用以来,无缝线路得到了广泛使用与推广,使其具有了强大的生命力。但是线路的无缝化也使钢轨所承受的温度应力明显增大,无缝线路防胀压力明显增大,如何能使钢轨在承受了巨大的温度应力的情况下,还能够保持线路的稳定,防止线路发生胀轨跑道问题,就成为目前工务线路维修急需要解决的重要问题。下面我就结合日常对无缝线路的调查分析情况,就如何有效防止无缝线路胀轨跑道谈几点自己的认识。
一、无缝线路胀轨跑道的原因及分析
㈠无缝线路胀轨跑道的规律
无缝线路胀轨跑道是轨道在钢轨温度力作用下发生横向弯曲变形的过程。当线路上钢轨内部的温度压力超过了轨道框架的抵抗能力时,随着轨温的持续升高,温度压力达到一定程度时,在一些薄弱处所的钢轨会出现弯曲变形,并随轨温的升高而逐渐增大形成胀轨。当胀轨现象达到轨道框架无法保持的临 2 界状态时,继续发展使轨道整体横向移动就会出现跑道。要防止无缝线路胀轨跑道,首先要摸索造成无缝线路胀轨跑道的规律。通过对近年来铁路已经发生胀轨跑道事例的分析,结合日常对无缝线路轨道结构的研究,可以总结出以下几点规律:
1.钢轨温度压力偏高、应力集中地段易发生胀轨跑道。钢轨温度压力偏高、应力集中是由于钢轨在使用过程中所处的地理环境差异、轨道结构不同,造成实际钢轨轨温高于设计锁定轨温而引起的,而钢轨温度压力的增大,也无形中增加了轨道结构的负担,为胀轨跑道埋下安全隐患。一是地理环境差异地段。例如:隧道进出口、路堑路堤交接地段、背阴向阳处所、上跨立交结合部等。这些地段由于钢轨所受日照时长不同,就会出现钢轨温度变化差异,从而出现钢轨温度压力不同、应力集中问题;二是轨道结构不同地段。例如:无缝线路固定区与伸缩区交界处、行车方向的道口前方、复线行车方向固定区终端、曲线头部、竖曲线的坡底、制动地段等处所,由于钢轨受轨道框架的影响,钢轨伸缩受阻,就会出现温度压力峰,造成钢轨应力集中问题。
用平面有限元分析无缝线路轨道稳定性
第32卷第13期 2 0 0 6年7月 山 西 建 筑 SHANXI ARCH