基于鋼軌動力特性的曲線軌道鋼軌波磨整治措施研究.pdf

1、隨著城市軌道交通的高速發(fā)展，為了減小列車運(yùn)行引起的振動與噪聲，軌道交通采用了大量的減振扣件，但減振扣件地段出現(xiàn)了嚴(yán)重的鋼軌異常波磨，這將影響列車的安全運(yùn)行和乘客的舒適度。鋼軌打磨是處理鋼軌波磨最常用的方法，北京地鐵針對減振扣件引起的波磨，還采取了更換扣件的方法處理鋼軌波磨，鋼軌波磨與軌道參數(shù)有密切的關(guān)系，因此有必要研究鋼軌打磨及軌道參數(shù)在曲線軌道鋼軌異常波磨形成中的作用。本文采用試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法研究了上述問題。

2、r>　　本文首先利用列車荷載數(shù)定的簡化模型，對北京地鐵lO號線鋼軌波磨測試段得到的鋼軌打磨前、鋼軌打磨后、更換扣件三種工況下曲線鋼軌的垂向和橫向加速度進(jìn)行了數(shù)定，得到了輪軌水平力與垂直力，從時程和頻譜上對比分析了輪軌力的特征以及鋼軌打磨和更換扣件對輪軌力動力響應(yīng)的影響。結(jié)果表明：內(nèi)軌水平力的峰值頻率為170Hz、230Hz和430Hz左右，外軌水平力的峰值頻率為170Hz和330Hz左右，內(nèi)軌垂直力的峰值頻率為170Hz、230Hz、4

3、30Hz和1000Hz左右，外軌垂直力的峰值頻率為170Hz、330Hz、500Hz和1000Hz左右；鋼軌打磨能大幅度降低輪軌水平力和垂直力的動力響應(yīng)，但并不是在所有波磨頻段，只有部分峰值頻段的效果明顯；將Ⅲ型減振器扣件更換為GJ-Ⅲ扣件對輪軌垂直力峰值頻段的動力響應(yīng)有一定的減緩效果，但會對輪軌水平力的動力響應(yīng)有一定的放大效應(yīng)。
　　另外本文采用正交設(shè)計(jì)方法，建立了9個ANSYS有限元模型，利用鋼軌打磨前工況下的列車荷載，計(jì)算分

4、析了不同軌道參數(shù)對曲線軌道鋼軌的動力響應(yīng)的影響，并對參數(shù)進(jìn)行了參數(shù)顯著性和優(yōu)化分析。結(jié)果表明：內(nèi)軌垂直加速度與垂直速度的峰值頻率為230Hz、330Hz左右；內(nèi)軌水平加速度與水平速度的峰值頻率為170Hz、230Hz、330Hz左右；外軌垂直加速度與速度以及水平加速度與速度的峰值頻率為1170Hz、330Hz左右，內(nèi)軌和外軌水平位移與垂直位移的動力響應(yīng)均在10Hz以下較大；扣件橫向剛度、扣件豎向剛度、曲線半徑、列車速度四個因素中，列車速

5、度對曲線軌道的動力響應(yīng)影響最顯著，扣件橫向剛度和曲線半徑對鋼軌水平方向動力響應(yīng)影響較大，扣件豎向剛度對鋼軌垂直方向的動力響應(yīng)影響較大。
　　最后，本文從鋼軌的動力響應(yīng)出發(fā)，對比分析了鋼軌打磨和更換扣件兩種鋼軌波磨處理措施的效果，得到了：鋼軌打磨能大幅度降低鋼軌的加速度、速度與位移的動力響應(yīng)，但并不是在所有波磨頻段，只有部分峰值頻段的效果明顯；將Ⅲ型減振器扣件更換為GJ-Ⅲ扣件對鋼軌的加速度、速度與位移在部分頻段的動力響應(yīng)有較好的減