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、客運專線及京滬高速鐵路的修建標志著我國鐵路將全面進入高速時代。作為高速鐵路的關(guān)鍵設(shè)備，高速道岔最高過岔速度達到了350 km/h。為確保高速列車運行的平穩(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：可動尖軌與心軌的牽引轉(zhuǎn)換及控制進行了全面系統(tǒng)的研究，包括力學模型、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、牽引轉(zhuǎn)換及道岔動力學研究現(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)，以減小牽引點扳動力、不足位移及道岔動力性能為目標的研究思路。 (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行

3、二次多項式擬合，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、受力特性和牽引轉(zhuǎn)換機理建立了道岔轉(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行了模擬，并編制了轉(zhuǎn)換仿真程序，實現(xiàn)了道岔尖軌與心軌轉(zhuǎn)換過程的動態(tài)仿真，并對轉(zhuǎn)換仿真程序進行了驗

4、證。 (4)將轉(zhuǎn)換仿真程序應(yīng)用于客運專線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行了計算分析，并對牽引方案進行了優(yōu)化，為設(shè)計和試驗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行了計

5、算分析，并通過試驗反饋和理論計算進一步優(yōu)化了轉(zhuǎn)換設(shè)計，得到了合理的轉(zhuǎn)換方案。 (6)總結(jié)分析了一機多點的牽引方式和工作原理，建立了一機多點牽引時轉(zhuǎn)轍機電動力的計算方法，以法國Cogifer 18、41號高速道岔為例進行了轉(zhuǎn)換仿真計算，對高速道岔一機多點和多機多點兩種牽引方式進行了系統(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計算模型，對理想狀態(tài)和存在不足位移