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研发了一种自动分枕机,主要用于 CRTSI型双块式无砟轨道分枕作业.双块式无砟轨道轨枕间距通过分枕小车保证,设置常用轨排类型,通过选择轨排型号自动设定轨枕间距,也可以通过手动输入人工设置轨枕间距.自动分枕机包含两个大部分,即上层轨枕传送部分和下层分枕部分.本机采用伺服驱动技术,具有自动化程度高、操作简单、施工人员少、成本低、效率高、质量好等优点.
无砟轨道分枕设备伺服驱动有限元分析
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粤汉铁路已有近百年历史,为长龄期混凝土性能评价提供了宝贵研究机会.本工作采用 X射线衍射、热重分析、扫描电子显微镜、能谱仪和X射线计算机断层扫描研究了铁路承台、轨枕和桥墩3个部位混凝土材料的水化产物相组成与微结构特性.结果表明,粤汉铁路混凝土轨枕部位的抗压强度高达110.68 MPa,电通量为868 C,暴露环境显著影响水化产物分布.背散射图像分析方法(BSE/IA)表征显示,承台、轨枕和桥墩的界面过渡区(ITZ)厚度分别为50、30 μm 和40 μm.此外,轨枕混凝土的临界孔隙为0.1 mm3,大孔主导总体孔隙率但未见贯通裂隙,整体结构致密化.本工作为评估混凝土的长龄期服役性能与高性能水泥材料设计提供参考.
粤汉铁路混凝土微观结构界面过渡区孔隙结构
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针对我国北方冬季降雪量大,铁路道岔区域易积雪产生影响行车安全的问题,分析人工除雪、电加热融雪等现有除雪方式的优缺点,设计一种道岔区自动翻转吹雪装置.该装置采用多组设备在轨枕两侧间隔布置,依次循环工作的方式,实现高风压、大风量的持续吹扫,解决了多点同时工作导致风压不足的问题.自动翻转吹雪装置由PLC控制,具备盖子自动开闭、翻转臂90°翻转、旋转喷头涡旋吹雪等功能,并集成压力、温度、位置等传感器及机械复位机构,确保装置在异常情况下的安全复位.实际应用表明:在多小时降雪的连续试验中,滑床板表面积雪能够被彻底清除,实现了道岔区积雪的自动、高效、安全清除,对保障冬季铁路运输安全具有重要意义.
铁路道岔转换翻转机构除雪自动化旋转喷头吹除
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通过废旧轨枕布设方案比选、加固地基承载力试验及有限元分析,研究其在高速公路路基建造中的应用效果.结果表明:单层轨枕间距 0.1、0.3 m布置可提高路基的抗承载能力;静压试验发现加固后地基承载力的特征值均达 150 kPa,满足设计要求.有限元模拟显示,单层平铺间距 0.1 m方案加固效果更好,可更有效分散荷载,减少沉降差异,提高整体稳定性.数值模拟可直观呈现地基压力分布、变形情况及应力应变状态,为工程应用提供科学依据,确保高速公路桥头段和桥头过渡段的安全性和耐久性.
公路工程废旧轨枕路基加固方案比选地基承载力加固效果安全性
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新加坡主要执行欧洲标准,在中欧两种标准的背景下,以我国地铁和新加坡地铁轨道系统设计项目为例,对比总结了两地轨道工程设计选型的特点,包括正线轨道钢轨、扣件、轨枕、道床,对两地地铁设计项目案例及时总结分析,对于未来我国轨道设计师"走出去"参与国外城市轨道交通项目设计具有一定的参考价值.
地铁轨道结构设计对比
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有砟轨道道床在间歇性列车荷载作用下,易出现道砟颗粒破碎与道床板结等病害,严重影响轨道结构的稳定性.为研究有砟轨道道床的动态行为规律,对不同形状的道砟颗粒样本图像进行重构,设计符合级配标准的多形态道砟颗粒样本,进而建成有砟轨道道床离散元模型,真实还原间歇性列车荷载作用下道砟颗粒之间、轨枕与道砟之间的耦合机制,获得有砟轨道道床在间歇性列车荷载下的动态响应特征.研究结果表明:道砟颗粒的位移、加速度、接触力均随着行车速度的提升而增大,枕下 150 mm处的位移幅值约为 300 mm处的 1.5 倍,加速度约为后者的 3 倍.列车荷载作用下,砟肩顶部道砟的残余位移较大,在外围墙体约束下,其余部位残余位移相对较小.在列车荷载间歇期,道床及枕下各部位均产生不同程度回弹,道砟内部接触力较加载期明显减小,降幅约 40%.
间歇荷载行车速度有砟轨道残余变形动态响应
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针对铁路线路轨距精调过程中方案制定依靠经验、调整量大、结果不一致等问题,提出用轨距精调优化模型来设计铁路轨距精调方案.以区段轨距检测数据为对象,根据轨距标准差控制目标、轨距变化率约束、轨枕配置和分段处理要求来建立轨距精调优化模型.在此基础上提出了首次优化和二次优化相结合的求解方法,设计出相应的软件对数据进行导入、划分区段、求解计算和输出结果.实践证明,该方案可以有效降低区段轨距标准差,减少动道量、总调整量,提高轨距精调方案的制定效率,为铁路工务轨距精调提供参考.
铁路线路轨距精调优化模型轨距标准差
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随着铁路基础设施向绿色高性能方向发展,重组竹作为新型可持续生物质材料逐渐成为轨枕制造的潜在替代方案.本文基于Abaqus有限元平台,分别建立多层胶合重组竹轨枕与一体成型重组竹轨枕模型,开展静态抗弯性能仿真研究,并通过五点弯曲加载工况模拟道床支撑条件.研究表明:一体成型结构在屈服应力(71.97 MPa)和破坏应力(102.8 MPa)方面较多层胶合结构(屈服应力48.92 MPa,破坏应力81.31 MPa)分别提升47.12%和26.43%,同时位移减小30.32%,展现出更高的结构强度和抗弯刚度.进一步对比3种轨中支撑材料,发现氯丁橡胶更适合作为轨枕中部弹性支撑,其挠度分布与弹性地基梁理论较为吻合,能更好地模拟实际轨道中的负弯矩响应,可为重组竹轨枕结构设计、成型工艺与支撑系统优化提供理论基础,推动其在轨道工程中的工程化应用.
重组竹轨枕抗弯性能四点弯曲试验五点弯曲试验有限元分析
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混凝土轨枕伤损直接影响轨道安全性与运营效率.本文基于可靠度理论,系统研究了混凝土轨枕开裂伤损机理及诊断方法.通过可靠度理论分析荷载效应与结构抗力的动态关系,提出伤损发生的基本条件是外部荷载效应大于结构抗力,并构建了涵盖荷载效应、结构抗力及综合因素的可靠度分析框架.结果表明:外部荷载效应主要包括设计荷载(列车动荷载、道床支承状态等)、环境效应(碱骨料反应、延迟钙矾石生成等)及偶然荷载(施工冲击、扣件安装不当),结构自身抗力不足则源于设计强度不足(截面尺寸偏小、轨枕使用条件不合理)与生产质量问题(原材料碱活性、养护工艺不当),且多因素耦合作用显著加速伤损发展.针对混凝土轨枕伤损诊断,提出综合运用现场外观检查、无损检测、原材料调查及钻芯取样检验的分步判定流程,可有效区分受力裂纹与材料膨胀裂纹,并判断识别碱骨料反应、延迟钙矾石生成等病害成因.
混凝土轨枕可靠度理论轨枕伤损机理分析诊断方法
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[目的]为避免中低速磁浮工程轨排结构异常振动,以北京 S1 线的轨道结构和技术标准为例,通过有限元仿真方法探讨中低速磁浮轨道的自振特性,以及扣件刚度、支承间距等对自振特性的影响.[方法]首先,对中低速磁浮轨排结构的自由模态和约束模态的自振特性进行计算分析,并结合结构-激励关系分析磁浮轨排结构振动问题;然后,开展扣件刚度、支承间距等因素对轨排结构自振特性影响的研究,并量化评价各因素的影响程度和敏感程度.[结果]研究结果表明,轨排结构约束模态频率高于自由模态频率,结构振型体现为弯曲振动和扭转振动的叠加,在低频范围主要体现为整体振动,随着频率增加,振型以短波长、多波数的局部振动为主;车辆运行的激励频率为轨道结构设计的主控频率,中低速磁浮系统不断提速,轨排结构固有频率应随之提高;相比于单元轨排长度,调整轨排支承刚度或支承间距更容易提高轨排结构一阶固有频率.其中,支承刚度和轨排结构一阶固有频率呈正相关;支承间距和轨排结构一阶固有频率呈负相关.工程应用中,提高扣件刚度是提高轨排结构固有频率最为简单、有效的措施;曲线半径对轨排结构一阶固有频率基本无影响,即轨排结构振动问题并不制约中低速磁浮系统线路平面设计;当列车最高运行速度为 100 km/h 时,轨排最小长度可按 3.6m 控制,轨枕间距最大可按 1.2 m 控制,扣件刚度可采用 75 kN/mm;当列车提速至 160 km/h 时,扣件刚度建议不宜低于 100 kN/mm,轨排长度和轨枕间距应综合系统要求统筹考虑.[结论]研究方法及成果可为同类工程提供指导及借鉴.
中低速磁浮轨排结构模态振动特性固有频率有限元方法
