高速道岔尖軌與心軌轉(zhuǎn)換及控制研究.pdf

1、近幾年的鐵路大提速、客運(yùn)專線及京滬高速鐵路的修建標(biāo)志著我國鐵路將全面進(jìn)入高速時代。作為高速鐵路的關(guān)鍵設(shè)備，高速道岔最高過岔速度達(dá)到了350 km/h。為確保高速列車運(yùn)行的平穩(wěn)、舒適和安全，高速道岔國產(chǎn)化研究中的設(shè)計、制造及養(yǎng)護(hù)維修等一系列問題急待解決。本文就高速道岔設(shè)計及使用階段的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)：可動尖軌與心軌的牽引轉(zhuǎn)換及控制進(jìn)行了全面系統(tǒng)的研究，包括力學(xué)模型、計算方法和程序等，并應(yīng)用于我國高速道岔結(jié)構(gòu)設(shè)計分析中，為客運(yùn)專線18號、42號

2、道岔轉(zhuǎn)換設(shè)計提供了理論基礎(chǔ)。此外，本文還分析了轉(zhuǎn)換不平順對道岔動力性能的影響。本文的主要工作如下： (1)在全面總結(jié)和分析國內(nèi)外高速道岔的技術(shù)特點(diǎn)、牽引轉(zhuǎn)換及道岔動力學(xué)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，針對高速道岔長大尖軌與心軌轉(zhuǎn)換控制問題，提出了以整組道岔為研究對象，以有限元方法為基礎(chǔ)，以減小牽引點(diǎn)扳動力、不足位移及道岔動力性能為目標(biāo)的研究思路。 (2)通過分析尖軌與心軌特殊結(jié)構(gòu)型式，提出了采用非線性回歸分析法對尖軌與心軌截面特性進(jìn)行

3、二次多項(xiàng)式擬合，解決了尖軌、心軌截面非常復(fù)雜、梁面積及慣性矩不是線性變化帶來的建模和計算問題，實(shí)現(xiàn)了用截面非線性變化梁單元來模擬尖軌及心軌，并建立了相應(yīng)的梁單元剛度矩陣，為更準(zhǔn)確模擬尖軌與心軌的轉(zhuǎn)換提供了基礎(chǔ)。 (3)考慮道岔系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、受力特性和牽引轉(zhuǎn)換機(jī)理建立了道岔轉(zhuǎn)換分析模型，對轉(zhuǎn)換中扣件、滑床板摩擦力、頂鐵及密貼作用等因素進(jìn)行了模擬，并編制了轉(zhuǎn)換仿真程序，實(shí)現(xiàn)了道岔尖軌與心軌轉(zhuǎn)換過程的動態(tài)仿真，并對轉(zhuǎn)換仿真程序進(jìn)行了驗(yàn)

4、證。 (4)將轉(zhuǎn)換仿真程序應(yīng)用于客運(yùn)專線18號道岔和42號道岔尖軌轉(zhuǎn)換初步設(shè)計中，對牽引點(diǎn)布置、牽引動程、轉(zhuǎn)換時間差等因素對尖軌扳動力及不足位移的影響進(jìn)行了計算分析，并對牽引方案進(jìn)行了優(yōu)化，為設(shè)計和試驗(yàn)提出了合理的建議及結(jié)構(gòu)參數(shù)。 (5)將轉(zhuǎn)換仿真程序應(yīng)用客運(yùn)專線18號道岔單肢彈性可彎心軌和42號道岔雙肢彈性可彎心軌轉(zhuǎn)換初步設(shè)計中，對心軌結(jié)構(gòu)型式、可動段長度、扣件扣壓狀態(tài)、牽引動程、轉(zhuǎn)換時間差、夾異物等因素的影響進(jìn)行了計

5、算分析，并通過試驗(yàn)反饋和理論計算進(jìn)一步優(yōu)化了轉(zhuǎn)換設(shè)計，得到了合理的轉(zhuǎn)換方案。 (6)總結(jié)分析了一機(jī)多點(diǎn)的牽引方式和工作原理，建立了一機(jī)多點(diǎn)牽引時轉(zhuǎn)轍機(jī)電動力的計算方法，以法國Cogifer 18、41號高速道岔為例進(jìn)行了轉(zhuǎn)換仿真計算，對高速道岔一機(jī)多點(diǎn)和多機(jī)多點(diǎn)兩種牽引方式進(jìn)行了系統(tǒng)的比較，并提出了合理建議。 (7)考慮輪軌接觸特性及道岔結(jié)構(gòu)中的線性、非線性因素，建立車輛一道岔耦合動力學(xué)計算模型，對理想狀態(tài)和存在不足位移