75kg/m钢轨接头预留轨缝与接头热应力场分析

近期某干线铁路区间钢轨接头联结零件出现大量损坏的情况,为进一步探究故障原因,以线路普通接头为研究对象,以十余年轨温数据为基础,计算铺轨作业时预留轨缝、钢轨伸缩量,并且分析其在日常环境下的温度场分布及温度效应。依据轨道真实结构建立75 kg/m钢轨接头联结零件有限元温度场模型,分析不同工况下温度云图,并总结其分布规律。研究发现:该地区15 a内,各月预留轨缝平均值相差不大;对于普通钢轨接头,在螺栓中部、钢轨扣压部分、鱼尾板螺栓孔位置产生应力集中;受螺栓预紧力影响,钢轨接头应力集中点最大点在螺栓中部,且受预紧力影响较大;接头联结螺栓预紧力对钢轨温度应力影响比扣件更为明显;这些研究成果为今后养护维修工作提供理论支持。     

100 m简支钢桁梁桥墩纵向水平刚度限值研究

为研究客货共线100 m简支钢桁梁桥墩纵向水平刚度限值,建立了线-桥-墩一体化空间有限元模型,研究了桥墩纵向水平刚度对无缝线路受力特性的影响规律,以钢轨强度、梁轨相对位移和断缝值为控制指标,提出了客货共线100 m简支钢桁梁桥墩纵向水平刚度取值。结果表明,随着简支钢桁梁桥墩纵向水平刚度的增大,钢轨伸缩附加力增大,钢轨制动附加力和梁轨相对位移降低;对于100 m简支钢桁梁,控制桥墩纵向水平刚度的指标是钢轨强度,且受钢轨温度变化幅值影响较大;综合考虑钢轨附加力和桥梁工程经济性,通过全桥铺设小阻力扣件可显著降低桥墩纵向水平刚度限值,此时桥墩纵向水平刚度建议为1 400 kN/(cm·线);研究成果可为100 m简支钢桁梁的桥墩设计提供参考。     

胶济铁路移动式小型气压焊焊接钢轨施工技术

胶济电化200km/h客货共线为跨区间无缝线路,根据设计要求需现场对200~350 m长钢轨进行焊接,我单位采用了移动式小型气压焊进行焊接,本文对焊接钢轨工艺进行了阐述,并对焊接效果进行了检测,各项指标均满足设计要求,确保了钢轨焊接质量。     

CRH3型动车组车轮多边形化对轮轨接触力的影响

针对高速铁路频发的车轮多边形问题,探讨了多边形阶数、多边形波深以及行车速度对轮轨接触力的影响。基于多体动力学分析软件SIMPACK建立了CRH3型整车动力学模型,进而考虑实际服役条件,计算不同行车速度下车轮多边形化的轮轨接触力荷载谱,确定高速列车行车条件下轮轨接触力的临界范围。研究结果表明:相同行车速度下波深对轮轨垂向力和横向力的平均值影响均较小,但它们的幅值均随波深的增加而显著增加;相同波深下轮轨垂向力的平均值和幅值均随着行车速度的增加而增加;当多边形阶数高于10阶时,轮轨横向力最大值随着行车速度的增加而增加;然而,当多边形阶数低于10阶时,轮轨横向力最大值会随着行车速度的增加而降低;当波深和行车速度不变时,轮轨垂向力和横向力最大值和幅值均随阶数增加而增加,且在车轮多边形阶数超过10阶时迅速增加;高速列车以250 km/h和300 km/h行驶时,车轮0. 05 mm和0. 1 mm波深情况下对应的车轮多边形阶数限值分别为18阶、15阶和16阶、12阶。     

客运专线有砟轨道轨面凹坑整治措施研究

道砟击伤形成的轨面凹坑已成为客运专线有砟轨道轨面伤损形式之一。通过对合武客运专线有砟轨道道砟击伤形成的轨面凹坑特征进行统计分析,认为检测区段轨面凹坑的深度符合正态分布,轨面凹坑深度平均值为0.33 mm。借鉴欧洲铁路在研究轮轨噪声时制定的轨面粗糙度水平标准和钢轨打磨、铣磨作业标准,利用1/3倍频和各波长范围的幅值统计,对铣磨后轨面不平顺状态进行评价。结果表明铣磨是消除轨面凹坑的有效措施,并且极大的改善了轨面的不平顺状态。     

SC325型60 kg/m钢轨12号单开道岔换铺工艺

随着2005年铁路第六次大面积提速全面展开，京广线将实现200km／h速度目标值，既有正线道岔全部更换为SC325型60kg／m钢轨12号单开道岔。针对SC325型60kg／m钢轨12号可动心轨提速道岔的技术特性，结合既有线更换道岔实际经验，提出了SC325型道岔的换铺工艺，为今后既有线提速换铺此类型道岔提供了可借鉴的方法。     

基于仿真的铁路车轮不圆度安全限值研究

为了研究高速列车车轮踏面不圆度的安全限值,基于车辆轨道垂横向耦合动力学理论,采用车辆动力学仿真分析软件ADAMS/Rail,建立了考虑车轮非圆化状态下的整车车辆/轨道空间耦合动力学模型。分析计算高速运行状态下常见车轮踏面不圆顺问题所导致的车辆轨道系统轮轨冲击振动特征,及其随列车运行速度的变化规律,给出了车速200～350 km/h 时轮轨作用力响应峰值与车轮不圆度之间的关系,确定了高速行车条件下车轮不圆度的临界范围。该研究可为基于轮轨作用力监测的车轮不圆顺状态识别提供理论指导。     

抬轮器对工程车过道岔动力学性能的影响

基于多体动力学软件建立工程车、轮轴故障工程车、抬轮器、9号右开道岔模型,分析轮轴故障工程车一位轮对轮轴故障时,安装抬轮器后侧向过道岔的行车安全性。仿真结果表明,轮轴故障工程车安装抬轮器后能够以限速30 km/h侧向安全通过9号道岔;一位轮对在添加抬轮器后,轮轴故障工程车过道岔的速度对车辆的动力学性能影响较明显;一位轮对在被抬高5、10、40、80、120 mm以30 km/h侧向过道岔时,较低的抬轮高度一定程度上对车辆动力学性能有益。     

层间离缝下车辆-CRTSⅡ型板式无砟轨道耦合系统动力特性研究

随着CRTSⅡ型板式无砟轨道结构服役时间的延长,层间离缝发生发展对轨道结构和行车安全的影响成为迫切需要解决的问题之一。为厘清不同程度的层间离缝对车辆-无砟轨道系统动力特性的影响程度,建立了考虑层间离缝的车辆-CRTSⅡ型轨道板的耦合动力学模型,用ABAQUS和Simpack联合仿真,研究了不同尺寸的单一离缝以及多离缝不同位置组合对车辆及轨道结构动力响应的影响。结果表明,单一离缝横向深度和纵向长度分别在522 mm、1.275 m及以上时,离缝发展明显加快;多离缝的不同位置组合中板端与板边组合为最不利情况。研究结论为高速铁路轨道结构运维提供参考价值。     

高速行车条件下3种轨道结构的轮轨动力性能对比分析

针对某时速400 km宽轨距高速铁路,选取了有砟轨道、减振型和非减振型CRTSⅢ型板式无砟轨道3种轨道类型,基于车辆-轨道耦合动力学理论,对比分析了高速行车条件下3种轨道结构的轮轨动力性能。研究结果表明:高速列车通过3种轨道时具有良好的安全性和平稳性,轨道的动态变形满足要求;2种无砟轨道的钢轨横向振动位移基本相同,且明显小于有砟轨道的钢轨横向振动位移,减小约30%,3种轨道的轨距动态扩大量差异很小;3种轨道的钢轨垂向振动位移差异明显,减振型无砟轨道的钢轨垂向振动位移最大,最大值为1.86 mm,非减振型无砟轨道的钢轨垂向振动位移最小,仅为减振型无砟轨道位移的一半左右。     

兰青复线虎头崖隧道微振动爆破技术研究

新建兰青复线虎头崖隧道出口段（DK60＋590～DK60＋710）与既有隧道线间距11．6～40m。为保证既有隧道正常行车安全，对新建和既有虎头崖隧道进行支护加固并采用微振动爆破技术施工。同时采用4C型振动测试仪对隧道爆破振动进行监测，根据监测结果并结合新建隧道确定下一次爆破的参数，对爆破设计进行优化。通过合理选择爆破时差、最大装药量、微差起爆、掘进进尺、预裂爆破等5个方面的振动控制技术措施，使该隧道开挖施工爆破中的既有隧道振动速度值控制在安全范围以内。最后，利用微振动爆破技术保证了虎头崖隧道开挖作业安全、顺利地进行。     

轨道结构空间振动时变模型建立方法的研究

基于既有的轨道模型，采用有限单元法，运用弹性系统总势能不变值原理及形成矩阵的“对号入座”法则，建立了轨道结构空间振动的振动方程组。采用轨道不断“增加和缩减”技术，使该模型的质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵和荷载列阵具有时变特性，从而便于计算无限长轨道上的车辆-轨道耦合振动。以法国TGV中速动车为例，速度取200km／h，计算了12km轨道上的车辆-轨道耦合振动动力响应值，列出了部分响应曲线图。该模型的建立为开展长时间的车辆-轨道耦合随机振动奠定了基础。     

套靴刚度和阻尼对高速列车-弹性支承块式无砟轨道系统竖向振动的影响

采用轨段单元模拟弹性支承块式无砟轨道结构。钢轨模拟为弹性点支承Euler梁；钢轨下面的支承块视为刚体；道床板视为弹性薄板，并且采用横向有限条与板段单元法对其进行位移插值；钢轨扣件和支承块下胶垫和套靴模拟为线性弹簧和阻尼器；道床板与混凝土底座下的路基模拟为连续分布面弹簧和阻尼器。基于弹性系统动力学总势能不变值原理和形成系统矩阵的“对号入座”法则，建立了高速列车-弹性支承块式无砟轨道系统竖向振动矩阵方程，得到了系统振动响应，进一步分析了套靴刚度和阻尼对此系统竖向振动响应的影响规律。     

基于Pairwise算法的人车事故中人伤影响因素分析

根据影响骑车人头部损伤的可能因素(汽车车速、电动车车速、碰撞角、骑车人面朝方向、地面附着系数、前置汽车发动机罩离地高度等9个因素)建立模型进行试验。经研究分析发现:在正向撞击过程中,骑车人头部HIC值受肢体作用汽车表面的影响,此作用随车速的提升迅速减缓;汽车处于低速行驶撞击时(速度小于30 km/h),骑车人HIC值随汽车发动机罩离地高度逐次增加而减小;汽车处于高速行驶撞击时(速度大于等于30 km/h),骑车人HIC值随汽车发动机罩离地高度逐次增加而增大;当相对速度(即汽车前进方向上,电动车速度与汽车分速度之和)超过40 km/h时,骑车人头部有很大可能受到伤害或严重损伤。碰撞角为0°时骑车人头部伤害最重,碰撞角为90°时骑车人头部伤害最轻;骑车人头部与接触面作用时间越短,头部HIC值越大。     

厦门翔安海底隧道富水砂层段注浆施工技术研究

厦门翔安海底隧道海域浅滩段610m富水砂层段施工是该工程的重难点之一，而且没有既有经验可以借鉴，施工相对困难。通过试验研究及施工实践，研究了穿越富水砂层段注浆施工的关键技术，优化了注浆材料、注浆参数，总结了配套的注浆施工工艺，保证了工程安全穿越富水砂层不良地质地段。本文的成果为以后行车左洞穿越风化槽的大规模注浆做好充分的准备，井对同类地质条件下的地下工程施工具有一定的借鉴意义。     

轮对-曲线轨道非线性接触系统垂向振动分析

轨道超高是高速列车曲线行驶的主要参数之一,直接影响到车辆的安全性和轨道的耐久性。为研究轮轨垂向振动状态下曲线轨道超高的影响规律,基于动力学理论建立轮轨三维实体非线性接触的有限元模型,采用瞬态动力学分析方法,在曲线轨道高低不平顺激励下研究曲线轨道超高对轮对-曲线轨道非线性接触系统的动力影响。研究结果:低速在较大超高的轨道上行驶会增大车体横向振动,不同超高的舒适速度为190 km/h;车体垂向振动随着速度的增大受超高的影响逐渐减小;倾覆系数随着速度的增大呈非线性增大,内外侧轮轨脱轨系数差异在低速较大超高轨道中最大,且随着超高的增大差异逐渐减小;速度超过160 km/h时,轨距动态扩大量会迅速增大,超高会增加轨距动态扩大量,建议采取拉杆等措施予以加固;钢轨、轨枕及道床垂向振动随着车速增大而增大,超高影响较小,可忽略;超高引起内外侧轮轨接触应力完全不一致,法向接触应力以内侧轮轨较大,切向接触应力以外侧轮轨较大;速度超过160 km/h时,轮轨接触斑动态总滑动量会迅速增大,轨道超高会引起内侧轮轨接触斑动态滑动量大于外侧,其差值随着超高的增大而增大。     

高速列车闸片材料制动试验机的研制

针对我国即将建造的时速大于200km／h的铁路线路，研制既安全又耐用的制动闸片已成为当务之急。为了在模拟车辆的工作条件下，对粉末冶金复合材料闸片的性能进行研究，研制了一台高速列车闸片材料试验机，该机操作简单、安全，性能可靠，可用于对闸片材料配方和工艺的筛选研究，为进一步进行1：1试验提供性能较佳的闸片材料。     

甲醇重整微槽道反应器的性能

为了解决燃料电池系统的稳定氢源问题,研制了一种新型的甲醇重整微槽道反应器加工工艺方法。通过电火花加工技术在合金片上加工出平行的槽道,然后通过扩散焊将十多层的合金片焊接在一起,再通过溶胶-凝胶方法将催化剂涂层负载到微槽道反应器的内壁上。微槽道反应器的整体尺寸为40 mm×40 mm×8 mm。考察了催化剂涂层的配比、反应温度、水醇比、进料速度、反应时间对甲醇重整微槽道反应器性能的影响。结果表明:当反应温度、进料速度、水醇摩尔比分别为282°C、6 cm3/h、1.3时,该微槽道反应器的氢气产率可满足11W燃料电池的需要。     

考虑焊接残余应力下的索梁锚固结构主焊缝受力性能分析

赣江特大桥主桥为跨度300 m的双塔混合结合梁斜拉桥,该桥型系首次在高速铁路上应用,主跨的钢混结合梁索梁锚固系统采用新型锚拉板式结构,其结构形式和施工工艺都进行了较大改进。索梁锚固结构采用焊接工艺,锚固位置受力较为复杂,施焊后焊接残余应力较大。为研究该区域主焊缝受力性能,采用有限元软件ANSYS分别建立锚拉板结构的节段模型和主要受拉焊缝的热-结构耦合模型,对该锚拉板结构连接部位进行考虑焊接残余应力下的受力性能分析。结果表明,焊缝中间区域的最大残余应力未达到屈服,其两侧区域的应力值较小而能够承担较大的外力,焊缝的整体处于弹性工作状态,具有一定的安全储备,但是在设计施工与后期运营中应予以特别重视。     

高密度耐高温酸液研究

高温高压深井酸化施工难度大， 现有酸化工作液体系不能满足工程施工要求。针对高温高压深井， 重点研究并解决了酸型及酸液浓度优选、 酸液加重、 高温缓蚀和缓速问题， 形成了高密度耐高温酸化工作液， 达到耐温 180 ℃、密度 1.5 g/cm3以上的技术指标。实验结果表明： 研究的配方酸液各种性能好， 酸液密度可根据实际在 1.1 g/cm3至1.9 g/cm3间可调， 腐蚀速度为 68.9 g/ （m2·h） ， 无点蚀现象， 液流摩阻与清水摩阻之比小于 40%。研究的高密度耐高温酸液为深井、 超深井酸化提供了技术支撑和储备， 可促进油气勘探开发向深井、 超深井发展。