高速鐵路無(wú)砟軌道扣件剛度溫變特性及其影響研究.pdf

1、扣件系統(tǒng)中的橡膠墊板是由高分子材料制成，它的性能受溫度影響顯著。高速鐵路無(wú)砟軌道中，扣件是軌道彈性的唯一提供者，其參數(shù)變化將直接影響輪軌系統(tǒng)的相互作用。因此，研究溫度對(duì)無(wú)砟軌道扣件彈性的影響規(guī)律，進(jìn)而分析其對(duì)輪軌系統(tǒng)的影響具有重要意義。
　　本文首先以250km/h及350km/h時(shí)速無(wú)砟軌道線路中使用較多的WJ-7,WJ-8及福斯羅300型扣件為測(cè)試對(duì)象，結(jié)合統(tǒng)計(jì)得到的國(guó)內(nèi)軌溫變化范圍，設(shè)計(jì)了扣件膠墊靜剛度溫變?cè)囼?yàn)，實(shí)測(cè)分析了-

2、60℃～70℃范圍內(nèi)扣件剛度隨溫度的變化規(guī)律，結(jié)果表明:(1)扣件剛度表現(xiàn)出高溫穩(wěn)定性及低溫敏感性能;(2)250km/h無(wú)砟軌道線路適用扣件中，WJ-SA型扣件表現(xiàn)出更好的低溫穩(wěn)定性，建議在穿越極低溫區(qū)域線路中采用之;(3)350km/h無(wú)砟軌道線路適用扣件中，福斯羅300型扣件表現(xiàn)出更好的低溫穩(wěn)定性，建議在穿越極低溫區(qū)域線路中采用之。
　　其次，基于輪軌動(dòng)力學(xué)及功率流理論，本文推導(dǎo)了隨機(jī)振動(dòng)過(guò)程中輸入輪軌系統(tǒng)、車輛系統(tǒng)、軌道系

3、統(tǒng)的功率流計(jì)算公式，分析了該過(guò)程中傳遞至各系統(tǒng)中功率流的大小及分布情況，研究了列車軸重、軌下支承剛度與阻尼、行車速度對(duì)傳遞至各系統(tǒng)功率流的影響，結(jié)果表明:(1)輪軌系統(tǒng)相互作用產(chǎn)生的低頻能量主要流入車輛系統(tǒng)，而高頻能量則傳遞至軌道系統(tǒng);(2)列車軸重及行車速度越大，在全頻域范圍內(nèi)輸入輪軌系統(tǒng)的能量增多;(3)軌下支承剛度的增大會(huì)使輸入輪軌系統(tǒng)的能量向高頻轉(zhuǎn)移，且引起各子系統(tǒng)內(nèi)能量的重分布;(4)軌下支承阻尼的增大，輸入到輪軌系統(tǒng)的總能量

4、降低，且引起高頻能量由軌道系統(tǒng)向車輛系統(tǒng)轉(zhuǎn)移。
　　然后，分析了扣件膠墊溫變剛度對(duì)行車安全性及平穩(wěn)性的影響，結(jié)果表明:在-60℃～70℃條件下，列車行車安全性及平穩(wěn)性指標(biāo)沒(méi)有超限。
　　最后，本文分別以加速度及功率流為評(píng)價(jià)指標(biāo)，評(píng)價(jià)分析了扣件膠墊溫變剛度對(duì)輪軌系統(tǒng)寬頻振動(dòng)的影響，并比較了兩種指標(biāo)的異同，結(jié)果顯示:
　　(1)在車輛系統(tǒng)中，溫度降低時(shí)，中心頻率63Hz以下范圍內(nèi)振動(dòng)響應(yīng)變化很小，中心頻率在63Hz～250

5、Hz范圍內(nèi)的振動(dòng)響應(yīng)有明顯增強(qiáng)，中心頻率在250Hz以上范圍內(nèi)振動(dòng)響應(yīng)有一定降低;(2)在軌道系統(tǒng)中，溫度降低時(shí)，中心頻率0Hz～63Hz范圍內(nèi)的軌道系統(tǒng)振動(dòng)強(qiáng)度有顯著減弱，在中心頻率63Hz～160Hz范圍內(nèi)有所增強(qiáng)，而在160Hz以上頻率范圍內(nèi)變化不大;(3)溫度越低，輪軌系統(tǒng)豎向振動(dòng)響應(yīng)的變化越顯著;(4)加速度指標(biāo)反映結(jié)構(gòu)自身振動(dòng)強(qiáng)度大小，而功率流指標(biāo)反映傳遞至該結(jié)構(gòu)的能量大小，兩種指標(biāo)表現(xiàn)出一定的差異性，但都能得到近似的評(píng)價(jià)結(jié)