高速鐵路道岔輪軌接觸理論與設計最佳化研究

《高速鐵路道岔輪軌接觸理論與設計最佳化研究》是依託西南交通大學，由王平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：高速鐵路道岔輪軌接觸理論與設計最佳化研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王平
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

高速道岔是高速鐵路建設的關鍵技術之一，要求具有高安全性、高平穩性。本項目重點開展道岔區輪軌動靜態接觸理論研究；通過分析道岔區輪軌關係設計對等效錐度、輪對傾角、單輪對蛇行運動的影響規律，提出道岔動力參數設計方法；通過所建立的列車/道岔耦合系統動力學，對道岔動力參數設計法進行校核，對高速列車過岔安全性與平穩性進行仿真分析和評估；基於課題組前期研究的輪對橫移測試系統、輪軌接觸幾何狀態可視化裝置，開展試驗技術研究，通過現場列車高速過岔時的輪軌橫移測試、道岔區輪軌接觸幾何狀態可視化測試、共同承載鋼軌的動載分配測試等試驗研究，對所建立的道岔區輪軌接觸理論、動力設計方法、仿真評估體系進行驗證；最後開展高速道岔尖軌及心軌頂面降低值、基本軌彎折、水平藏尖、鋼軌刨切輪廓、軌底坡等輪軌關係的設計最佳化研究，為進一步提高我國高速道岔行車平穩性和380km/h及以上超高速道岔的研製提供理論與技術支撐。

結題摘要

高速道岔是高速鐵路建設的關鍵技術之一，要求具有高安全性、高平穩性。本項目重點開展道岔區輪軌靜態接觸理論研究，主要分析了道岔區輪軌關係設計對等效錐度、輪對傾角、單輪對蛇行運動的影響規律，提出了道岔動力參數設計方法；建立了列車/道岔耦合系統動力學理論，對道岔動力參數設計法進行了校核，並對高速列車的過岔安全性與平穩性進行了仿真分析與評估；本項目基於前期研究的輪對橫移測試、道岔區輪軌接觸幾何狀態可視化測試、共同承載鋼軌的動載分配測試、高速道岔實車動力測試等試驗研究，對所建立的道岔區輪軌接觸理論、動力設計方法、仿真評估體系進行了驗證；最後基於所建立的理論，開展高速道岔尖軌及心軌頂面降低值、水平藏尖、轉轍器部分軌距加寬、轍叉部分翼軌加高設計等輪軌關係的設計最佳化研究，得到如下結論： （1）轉轍器及轍叉部分尖軌頂面寬度及高度的變化，會導致輪軌接觸點位置隨沿線路方向變化，從而形成豎向及橫向的結構不平順，這是列車與道岔系統振動的激振源之一；（2）道岔各種結構不平順均限制了側向過岔速度的提高，為了減緩列車側向過岔時的輪軌動力作用，可採用雙肢彈性心軌及整體叉心式結構；（3）輪對在轉轍器部分的橫向平穩性較轍叉部分差得多，車輪輪緣必將與鋼軌貼靠，輪對橫向位移越大，對鋼軌的橫向衝擊作用越厲害，因此在道岔輪軌關係的設計中，應儘可能降低輪對過岔時的蛇行運動幅值；（4）降低尖軌頂面降低值和減小尖軌開始承載的斷面對提高車體的橫向穩定性是有利的。（5）通過對等效錐度、輪對傾角、動力附加力、蛇行運動振幅四項動力學參數的比較認為我國高速道岔轍叉應按水平藏尖9mm進行設計。