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高速铁路无砟轨道扣件刚度温变特性及其影响研究
| 论文题名： | 高速铁路无砟轨道扣件刚度温变特性及其影响研究 |
| 关键词： | 无砟轨道;扣件刚度;温变特性;轮轨动力学;功率流 |
| 摘要： | 扣件系统中的橡胶垫板是由高分子材料制成，它的性能受温度影响显著。高速铁路无砟轨道中，扣件是轨道弹性的唯一提供者，其参数变化将直接影响轮轨系统的相互作用。因此，研究温度对无砟轨道扣件弹性的影响规律，进而分析其对轮轨系统的影响具有重要意义。 本文首先以250km/h及350km/h时速无砟轨道线路中使用较多的WJ-7,WJ-8及福斯罗300型扣件为测试对象，结合统计得到的国内轨温变化范围，设计了扣件胶垫静刚度温变试验，实测分析了-60℃～70℃范围内扣件刚度随温度的变化规律，结果表明:(1)扣件刚度表现出高温稳定性及低温敏感性能;(2)250km/h无砟轨道线路适用扣件中，WJ-SA型扣件表现出更好的低温稳定性，建议在穿越极低温区域线路中采用之;(3)350km/h无砟轨道线路适用扣件中，福斯罗300型扣件表现出更好的低温稳定性，建议在穿越极低温区域线路中采用之。 其次，基于轮轨动力学及功率流理论，本文推导了随机振动过程中输入轮轨系统、车辆系统、轨道系统的功率流计算公式，分析了该过程中传递至各系统中功率流的大小及分布情况，研究了列车轴重、轨下支承刚度与阻尼、行车速度对传递至各系统功率流的影响，结果表明:(1)轮轨系统相互作用产生的低频能量主要流入车辆系统，而高频能量则传递至轨道系统;(2)列车轴重及行车速度越大，在全频域范围内输入轮轨系统的能量增多;(3)轨下支承刚度的增大会使输入轮轨系统的能量向高频转移，且引起各子系统内能量的重分布;(4)轨下支承阻尼的增大，输入到轮轨系统的总能量降低，且引起高频能量由轨道系统向车辆系统转移。 然后，分析了扣件胶垫温变刚度对行车安全性及平稳性的影响，结果表明:在-60℃～70℃条件下，列车行车安全性及平稳性指标没有超限。 最后，本文分别以加速度及功率流为评价指标，评价分析了扣件胶垫温变刚度对轮轨系统宽频振动的影响，并比较了两种指标的异同，结果显示: (1)在车辆系统中，温度降低时，中心频率63Hz以下范围内振动响应变化很小，中心频率在63Hz～250Hz范围内的振动响应有明显增强，中心频率在250Hz以上范围内振动响应有一定降低;(2)在轨道系统中，温度降低时，中心频率0Hz～63Hz范围内的轨道系统振动强度有显著减弱，在中心频率63Hz～160Hz范围内有所增强，而在160Hz以上频率范围内变化不大;(3)温度越低，轮轨系统竖向振动响应的变化越显著;(4)加速度指标反映结构自身振动强度大小，而功率流指标反映传递至该结构的能量大小，两种指标表现出一定的差异性，但都能得到近似的评价结果。 |
| 作者： | 周昌盛 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 王平;韦凯 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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