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重载铁路钢轨焊缝不平顺区域的轮轨动力作用及其安全阈值分析
| 论文题名： | 重载铁路钢轨焊缝不平顺区域的轮轨动力作用及其安全阈值分析 |
| 关键词： | 重载铁路;轮轨动力作用;钢轨焊缝;不平顺区域;车辆-轨道耦合动力学;安全阈值 |
| 摘要： | 重载铁路运输是铁路运输扩能提效的有效措施。对于我国而言，加快发展重载运输，是促进国民经济发展的迫切需要。然而，随着货车轴重和速度的提高，车辆与轨道的动态性能进一步恶化，尤其当大轴重货车通过钢轨焊接接头不平顺区域时，会加剧轮轨相互作用，恶化轨道条件，造成线路几何和刚度不平顺及钢轨伤损。 本文分析研究了大轴重货车通过钢轨焊缝区域时的轮轨动力作用及焊缝不平顺的安全阈值，对于减少钢轨焊接接头的养护维修工作量，延长其使用寿命，具有一定的理论指导意义。 本文应用车辆—轨道耦合动力学理论，以现场实测焊缝不平顺作为轮轨系统激励，计算了25t、27t和30t不同轴重货车在其激扰下的轮轨动力响应。结果表明，在实测凹型焊缝不平顺激扰下，轮轨动力响应会出现较大异常波动。在实测凸型焊缝不平顺激扰下，轮轨动力作用没有凹型焊缝不平顺激扰下的剧烈，各动力学指标均未超标。 计算分析了25t、27t和30t轴重货车在理论凹型焊缝不平顺激扰下的轮轨动力作用，并与实测凹型焊缝不平顺激扰下的轮轨响应进行了对比。结果表明，当增大短波波长，25t轴重货车作用下的轮轨力和轮对加速度降幅较27t和30t轴重货车下的值要大。当增大短波波深，25t轴重货车作用下的轮重减载率增幅较27t和30t轴重货车下的值要大。对比发现已有理论凹型焊缝不平顺模型不能很好地反映实际情况，对其进行了修正，修正和实测凹型焊缝不平顺激扰下不同轴重货车的轮轨动力性能指标相差不大。 针对凸型钢轨焊接接头，给出了凸型焊缝不平顺的理论模型。在该不平顺激扰下，计算分析了25t、27t和30t轴重货车作用下的轮轨动态相互作用，并与实测凸型焊缝不平顺激扰下的轮轨动力作用进行了对比。结果表明，在理论凸型焊缝不平顺激扰下，随着轴重的增大，轮轨力明显增大，轮对和钢轨振动变化不大。随着凸型焊缝不平顺波深的增大，不同轴重货车作用下的轮轨动力学指标均呈增大趋势;随着凸型焊缝不平顺波长的增大，不同轴重货车作用下的轮轨动力学响应均下降明显。理论和实测凸型焊缝不平顺激扰下的不同轴重货车轮轨动力性能指标相差不大。 进一步计算分析了凹型和凸型钢轨焊缝不平顺的波深和波长对不同轴重货车作用下的轮轨系统动力性能影响规律，得出波深和波长的安全阈值。分析结果表明，要严格控制波长在0.2m以下的焊缝短波不平顺出现，钢轨焊缝短波不平顺区域的凹凸矢度在0.5mm以下，不同轴重作用下的轮轨动力指标均满足要求。 |
| 作者： | 王慎 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 王开云 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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