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重载铁路小半径曲线轨道动力特性研究
| 论文题名： | 重载铁路小半径曲线轨道动力特性研究 |
| 关键词： | 重载铁路运输;小半径曲线;轨道动力特性;轮轨作用;钢轨磨耗;实测型面 |
| 摘要： | 重载货物列车的运行速度和轴重不断提高，曲线段轮轨作用力的增加，加剧了车轮与钢轨之间的磨耗，造成严重的钢轨磨耗问题，恶化运营条件，增加维修成本及时间，极大地制约重载铁路运输的发展。因此，本文对重载铁路小半径曲线轨道的动力特性进行了深入研究，具体如下: (1)首先从重载铁路运输的发展现状阐述了研究重载铁路小半径曲线地段轨道动力特性以及轮轨磨耗作用机理的意义及迫切性。 (2)建立货车动力学模型，并利用现场实验的实测结果对动力学模型的仿真结果的合理性进行验证。 (3)对实际小半径曲线地段以及不同曲线半径下的动力特性进行了研究。结果表明:重载列车通过小半径曲线地段时，一、三位导向轮对引起的动力响应高于拖轮对，导向轮对更容易造成外侧钢轨的磨耗，同位轮对对外侧钢轨的磨耗程度高于内侧钢轨。随着曲线半径的减小，轮对冲角增大，轮对横移量增大，轮对贴靠外侧钢轨，轮轨磨耗逐渐加剧，曲线外轨磨耗比内轨磨耗更加严重，曲线半径严重影响轮对通过曲线地段时的钢轨磨耗问题。从降低轮轨磨耗的角度考虑，曲线半径不宜过小。 (4)基于实测钢轨型面，对不同钢轨磨耗程度下的曲线动力特性进行了分析。结果表明:随着钢轨磨耗程度的增加，外侧钢轨与内侧钢轨的磨耗指数的最大值都逐渐增加，呈波浪形上升的变化趋势。当钢轨发生磨耗时，几何接触关系发生了变化，轮对横移量、冲角、轮轨横向力都呈增大趋势，进而加剧了轮轨磨耗。因此，从降低轮轨磨耗的角度考虑，应定期对钢轨进行打磨，从而改善轮轨间匹配接触关系。 (5)分析了超高、轨底坡变化对动力特性的影响。结果表明:随着超高的减小，内轨垂向力降低，外轨垂向力增大，内外轨的轮轨垂向作用分布更加合理，同时各轮对冲角也呈减小趋势，内外轨的轮轨磨耗情况也得以减缓，有效的提高了列车曲线通过能力。当采用内轨1∶20外轨1∶40的非对称轨底坡的设置时，增大了滚动圆的半径差，相同下滚动圆半径差，横移量更小，有效的改善了轮轨接触点的位置，降低了对外钢内侧的磨耗。 |
| 作者： | 冯雁 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 肖宏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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