高速鐵路散體道床劣化機理研究

《高速鐵路散體道床劣化機理研究》是依託北京交通大學，由高亮擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：高速鐵路散體道床劣化機理研究
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：高亮
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

在高速鐵路運營條件下，有砟軌道散體道床的劣化會直接影響列車的運營安全。因此，進行高速鐵路散體道床劣化機理的研究具有重要的理論意義和套用前景。課題針對高速鐵路道砟顆粒及其力學狀態的模擬、高速運營條件下散體道床與軌排和下部基礎多層結構體系的相互作用、複雜環境條件下高速鐵路散體道床劣化演變規律三個關鍵科學問題，主要從散體道床與結構的相互作用、有砟道床狀態劣化機理、道砟與大型養路機械的相互作用機理及參數影響規律、高速鐵路有砟道床力學狀態評估及預測、延緩道床劣化措施的機理及套用等方面進行深入、系統的研究。擬通過系統的理論及試驗研究揭示高速鐵路散體道床劣化演變機理，形成一整套具有我國自主智慧財產權的集研究、分析、套用為一體的高速鐵路散體道床多維理論體系，為我國高速鐵路有砟軌道結構的設計、施工、運營安全與養護維修提供理論基礎和科學指導。

結題摘要

在高速鐵路運營條件下，有砟軌道散體道床的劣化會直接影響列車的運營安全。因此，進行高速鐵路散體道床劣化機理的研究具有重要的理論意義和套用前景。課題針對高速鐵路道砟顆粒及其複雜作用關係的模擬；高速運營條件下散體道床與軌排、下部基礎多層結構體系的精細化仿真；複雜條件下道床劣化機制模擬及其演變規律三個關鍵科學問題，主要從散體道床與結構的相互作用、有砟道床狀態劣化機理、高速鐵路有砟道床力學狀態評估及預測、延緩道床劣化措施的機理及套用等方面進行深入、系統的研究，並取得了一系列重要成果。 在散體道床與結構的相互作用機理研究方面：將三維幾何重構方法與離散單元法相結合，提出了複雜外形道砟顆粒精確模擬方法，解決了第一個關鍵科學問題，形成了基於離散單元法的複雜外形道砟顆粒精細化模擬及形狀特徵分析技術體系；提出了能同時考慮有砟軌道散粒體特性以及下部基礎連續介質特性的多尺度耦合分析方法，揭示了散體道床與上、下部異質結構間相互作用機理，解決了第二個關鍵科學問題。 在有砟道床狀態劣化機理研究方面：自主研發了道砟顆粒臨界破碎強度測定設備，揭示了道砟顆粒的受壓破碎機理；基於洛杉磯磨耗試驗揭示了顆粒外形對道砟磨耗性能的影響規律以及道砟顆粒粉化對散體道床的影響規律；通過自主研發的雙軸循環荷載道砟箱試驗，揭示了散體道床累積沉降的劣化機理，解決了第三個關鍵科學問題。 在高速鐵路有砟道床力學狀態評估及預測方面：提出了針對高速鐵路道床髒污的合理評估指標PFI；揭示了道床狀態評價指標間的相關性，提出了基於道床橫向阻力、枕下支承剛度及其位移回彈百分比的高速鐵路的道床狀態評估方法。 在延緩道床劣化措施的機理及套用研究方面：揭示了養路機械與道砟顆粒的相互作用機理，提出了適用於高速鐵路的大型養路機械關鍵作業流程及作業參數的最佳化方案；從理論角度對彈性軌枕、土工格柵、砟下墊、聚氨酯固化道床等延緩散體道床劣化措施的作用機理進行了研究，並在此基礎上針對不同的延緩措施，提出了最佳化方案。 在契約要求之外，為了完善高速鐵路有砟軌道結構技術體系，還對高速行車條件下散體道床道砟的飛濺機理進行了研究，並基於研究結果，提出了飛砟防治方案。 在揭示高速鐵路散體道床劣化機理的基礎上，形成了一整套具有我國自主智慧財產權的高速鐵路散體道床多維理論體系，為我國高速鐵路有砟軌道結構的設計、施工、安全運營與養護維修奠定了重要的理論基礎。