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时间:2018-10-14
《曲线段钢轨打磨及型面优化设计》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第一章绪论第一章绪论1.1研究背景及意义直到上个世纪六十年代之前,轨道恶化现象通常都和磨损或滚动接触疲劳(RCF)联系在一起。但是随着铁路行业的高速发展,尤其是上世纪九十年代以来,高速铁路运输速度快、运量大、安全可靠、能耗低等明显优势在世界上获得了极大的关注,许多科学经济发达的国家开始积极建设本国的高速铁路网络。在全球范围内,高速铁路正处于急速发展建设阶段,然而随着各国大范围的兴建高速铁路,许多铁路系统开始出现各种不同形式的轨道恶化现象:钢轨波浪型磨损、轨角斜裂纹、轨头压溃、轨面“肺状”缺陷等。这些轨道问题对车辆的稳
2、定运行、行车安全、舒适性及[1-2]线路的经济效应产生巨大的影响。虽然随着高速铁路的建设步伐的加快,各种不同形式的轨道恶化现象逐渐显现出来,对世界高速铁路的建设带来了一定的影响,但还是不能改变高速铁路已经成为铁路行业的发展主题这一事实。日本是全世界首个发展高铁的国家,是全球高铁里程排列第三的国家,仅次于中国及西班牙。截止2013年底,日本已建成总长约为2387.7公里的高速铁路,营运中的高速线路包括:东海道新干线(515.4公里)、山阳新干线(553.7km)、东北新干线(674.9公里)、上越新干线(270.6公里
3、)、北陆新干线(117.4公里)、九州新干线(256.8公里)。法国是作为全球高速铁路系统最发达的国家之一。自1981年欧洲首条高速铁路巴黎—里昂开通运营至今,已经逐渐建成了总里程超过了4500公里的高速铁路网络。东南线:巴黎至里昂,全长389.3公里;大西洋线:巴黎至图尔和勒芒,全长232公里;北线:巴黎至加来和比利时边境,全长333公里;罗纳-阿尔卑斯线:东南线至瓦朗斯,全长115公里;互联东线:连接北线、东线及东南线;地中海线:瓦朗斯至马赛,全长216公里;东线:巴黎至斯特拉斯堡,全长300公里;莱茵河-隆河线
4、:东南线至牟罗兹,贝桑松至贝尔福段已通车,通车段全长137.9公里。上世纪七十年代末。德国开始新建高铁路线,第一条通车运营的高铁线路为汉诺威—维尔茨堡。在1991年,德国推出ICE-1列车,是德国第一代高铁,至今,在德国国内已经建设了总里程约为2620公里的高速铁路网络,运营速度上限为280km/h的新建高速铁路客运专线总里程约占高速铁路总里程的30%,并按照运营1万方数据第一章绪论速度上限为200km/h对1200公里既有线进行了提速改造。中国首条高速铁路是于二十一世纪初建成通车运营的秦沈客运专线,运营最高时速达到
5、200~250公里。截至2013年,我国已投入运营的高速列车共计786标准列,其中时速200-250km/h速度级355列,时速300-350km/h速度级140列,时速380km/h速度级133列。同时,包括既有线改造在内,我国运营时速在200公里以[3]上的高速铁路总里程已经超过16000公里。目前,中国的高速铁路网已经成为了全球运营里程最长、运营速度最高、铁路系统最完善的高速铁路系统。高速铁路作为铁路发展的主题,轮轨之间的各种问题,成为了阻碍高速铁路快速发展的关键问题之一。在列车行驶过程中,钢轨与车轮在极小轮轨
6、接触面内产生相互作用力,钢轨将受到来自车辆垂向力、纵向力及蠕滑力的作用,其受力状态是非常复杂的,在现代高速铁路的最高时速和列车荷载量不断提高的趋势下,各种高速铁路问题层出不穷。据统计,中国每年花费约100亿人民币用于常规的高速铁路钢轨养护维修作业,而钢轨断裂、车轮崩裂等行车安全事故造成的经济损失并未考。现行的钢轨养护维修方式有两种:一是利用换轨车对钢轨进行更换,二是利用钢轨打磨车对钢轨进行现场打磨。由于更换钢轨的费用高昂,且更换钢轨所需安排的天窗期过久,这不利于铁路运输单位的运营效益。一般在保证车辆行车安全的前提下,
7、通常采取钢轨打磨的方式对钢轨进行养护维修。钢轨打磨可以起到预防与降低钢轨疲劳缺陷发生频率的作用,并节约轨道养护维护的成本,所以钢轨打磨就显得[4-7]愈来愈显得重要。1.2国内外研究现状钢轨打磨作为一项钢轨养护维修技术已有60多年的历史,并逐渐成为铁路发展[8]的热点问题,目前已达到比较完善的应用阶段。目前,世界上许多国家的学者和公司都对钢轨打磨研究投入了极大的热情。1.2.1国外研究现状1978年在澳大利亚发现,有意在曲线轨道上使用非对称的钢轨型面,会使外轨的接触带向车轮轮缘移动,里轨接触带向反方向移动,从而导致外
8、轨的滚动圆半径增大,内轨的滚动圆半径减小,因此在使用锥形车轮的踏面的情况下车轮间会形成滚动圆半径差。这种改进增加了车辆通过曲线段的导向能力并达到了减少了钢轨侧面和轮轨的冲击,控制轮轨侧磨的目的,这种改进在缓和曲线段效果更为明显。另外他们发现在直线段上使用非对称钢轨型面可以减小由车辆车体摆动引起的周期性2万方数据第一章绪论[9]钢轨侧切。此后不久
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