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【6h】

基于钢轨动力特性的曲线轨道钢轨波磨整治措施研究

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随着城市轨道交通的高速发展，为了减小列车运行引起的振动与噪声，轨道交通采用了大量的减振扣件，但减振扣件地段出现了严重的钢轨异常波磨，这将影响列车的安全运行和乘客的舒适度。钢轨打磨是处理钢轨波磨最常用的方法，北京地铁针对减振扣件引起的波磨，还采取了更换扣件的方法处理钢轨波磨，钢轨波磨与轨道参数有密切的关系，因此有必要研究钢轨打磨及轨道参数在曲线轨道钢轨异常波磨形成中的作用。本文采用试验测试数据分析和数值模拟相结合的方法研究了上述问题。
　　本文首先利用列车荷载数定的简化模型，对北京地铁lO号线钢轨波磨测试段得到的钢轨打磨前、钢轨打磨后、更换扣件三种工况下曲线钢轨的垂向和横向加速度进行了数定，得到了轮轨水平力与垂直力，从时程和频谱上对比分析了轮轨力的特征以及钢轨打磨和更换扣件对轮轨力动力响应的影响。结果表明：内轨水平力的峰值频率为170Hz、230Hz和430Hz左右，外轨水平力的峰值频率为170Hz和330Hz左右，内轨垂直力的峰值频率为170Hz、230Hz、430Hz和1000Hz左右，外轨垂直力的峰值频率为170Hz、330Hz、500Hz和1000Hz左右；钢轨打磨能大幅度降低轮轨水平力和垂直力的动力响应，但并不是在所有波磨频段，只有部分峰值频段的效果明显；将Ⅲ型减振器扣件更换为GJ-Ⅲ扣件对轮轨垂直力峰值频段的动力响应有一定的减缓效果，但会对轮轨水平力的动力响应有一定的放大效应。
　　另外本文采用正交设计方法，建立了9个ANSYS有限元模型，利用钢轨打磨前工况下的列车荷载，计算分析了不同轨道参数对曲线轨道钢轨的动力响应的影响，并对参数进行了参数显著性和优化分析。结果表明：内轨垂直加速度与垂直速度的峰值频率为230Hz、330Hz左右；内轨水平加速度与水平速度的峰值频率为170Hz、230Hz、330Hz左右；外轨垂直加速度与速度以及水平加速度与速度的峰值频率为1170Hz、330Hz左右，内轨和外轨水平位移与垂直位移的动力响应均在10Hz以下较大；扣件横向刚度、扣件竖向刚度、曲线半径、列车速度四个因素中，列车速度对曲线轨道的动力响应影响最显著，扣件横向刚度和曲线半径对钢轨水平方向动力响应影响较大，扣件竖向刚度对钢轨垂直方向的动力响应影响较大。
　　最后，本文从钢轨的动力响应出发，对比分析了钢轨打磨和更换扣件两种钢轨波磨处理措施的效果，得到了：钢轨打磨能大幅度降低钢轨的加速度、速度与位移的动力响应，但并不是在所有波磨频段，只有部分峰值频段的效果明显；将Ⅲ型减振器扣件更换为GJ-Ⅲ扣件对钢轨的加速度、速度与位移在部分频段的动力响应有较好的减缓效果，但会对外轨水平加速度与速度以及内轨和外轨垂直位移峰值频段以外的动力响应有一定的放大效应，选用时应综合考虑使用GJ-Ⅲ扣件的效果

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