基于鋼軌動(dòng)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(dòng)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(duì)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(cè)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(jiǎn)化模型，對(duì)北京地鐵lO號(hào)線鋼軌波磨測(cè)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(shí)程和頻譜上對(duì)比分析了輪軌力的特征以及鋼軌打磨和更換扣件對(duì)輪軌力動(dòng)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(dòng)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(duì)輪軌垂直力峰值頻段的動(dòng)力響應(yīng)有一定的減緩效果，但會(huì)對(duì)輪軌水平力的動(dòng)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(gè)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(duì)曲線軌道鋼軌的動(dòng)力響應(yīng)的影響，并對(duì)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(dòng)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(gè)因素中，列車速

5、度對(duì)曲線軌道的動(dòng)力響應(yīng)影響最顯著，扣件橫向剛度和曲線半徑對(duì)鋼軌水平方向動(dòng)力響應(yīng)影響較大，扣件豎向剛度對(duì)鋼軌垂直方向的動(dòng)力響應(yīng)影響較大。
　　最后，本文從鋼軌的動(dòng)力響應(yīng)出發(fā)，對(duì)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(dòng)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(duì)鋼軌的加速度、速度與位移在部分頻段的動(dòng)力響應(yīng)有較好的減