重载铁路12号道岔刚度取值及均匀化研究

摘要

现代铁路运输行业正朝着高速铁路和重载铁路两个分工明确的方向发展，这两种铁路在运营中的技术要求有很大区别。对于重载铁路来说，除了安全性和稳定性的要求，使用寿命和技术经济性也是最重要的考量点。
　　论文收集了国内外关于道岔发展和轨道刚度研究现状的相关文献，发现在改善道岔性能上尽管已经进行了很多的研究和尝试，但轨道刚度的不平顺依然引发了很多的问题。作为轨道研究和设计中一个基本的参数，轨道的垂向刚度会直接影响轨道的承载能力、几何状态的稳定性和钢轨部件的寿命，并且会改变轮轨接触界面的动力传递，引起列车和轨道的振动，从而导致疲劳损伤和磨耗加剧以及轨道塑性变形等问题的产生。
　　鉴于目前重载道岔使用性能上的缺陷，设计新型75kg/m钢轨12号重载道岔以满足重载铁路的需求势在必行。新型道岔在结构设计和材料选择上进行了大量优化，本文对其进行了详细的介绍。与此同时，通过在大秦铁路上对该道岔开展相关的动力测试，证明了新型道岔优异的使用性能。为了进一步优化道岔性能，对新型重载道岔的轨道刚度展开相关研究，国内外曾就高速铁路道岔刚度展开过工作，但关于重载铁路道岔刚度的研究开展较少，远没有获得满意的结果。
　　论文建立了完整的道岔区三维有限元分析模型，通过该模型来计算新型道岔的刚度分布，并分析了尖轨刨切、滑床板使用、间隔铁设置等因素对道岔区整体刚度的影响。由于道岔本身就存在固有的刚度不平顺:尖轨和心轨的截面变化导致钢轨的抗弯刚度改变;岔枕沿线路纵向逐渐增长等。对道岔区域进行刚度均匀化远比区间线路要困难和复杂。在详细考虑了上述问题，综合分析理论计算结果和工程可行性后，通过分级设置弹性垫层刚度进行了道岔区刚度的均匀化工作，并给出了详细的刚度设置方案。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 前言

1．2 国内外道岔的发展及运营中出现的问题

1．3 国内外对于道岔刚度的研究现状

1．4 本文的主要研究内容、方法及现实意义

2 新型重载铁路道岔的设计和动力测试研究

2．1 新型重载道岔的研发背景

2．2 新型重载道岔的基本情况

2．3 新型重载道岔的特点

2．4 重载铁路12号道岔的刚度设置

2．5 新型重载道岔的动力测试研究

2．6 小结

3 重载铁路12号道岔扣件系统组合刚度实测

3．1 国内外轨道刚度取值的试验研究简介

3．2 试验目的

3．3 试验内容和试验方法

3．4 试验结果

3．5 小结

4 重载道岔有限元模型的建立和计算结果分析

4．1 有限元软件简介及计算方法

4．2 有限元模型的建立与计算参数的选取

4．3 道岔区刚度的计算结果分析

4．4 小结

5 道岔刚度均匀化的方案分析及对比

5．1 刚度均匀化的方法介绍

5．2 刚度均匀化的计算结果

5．3 不同均匀化方案的对比

5．4 小结

6 结论和展望

6．1 主要工作与结论

6．2 未来工作展望

参考文献

作者简历及科研成果清单

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