重载铁路横向力对钢轨倾覆影响研究

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1、2011年2月铁道工程学报Feb2011第2期(总149)JOURNALOFRAILWAYENGINEERINGSOCIETYNO．2(Ser．149)文章编号:1006－2106(2011)02－0071－03重载铁路横向力对钢轨倾覆影响研究常卫华(中铁第一勘察设计院集团有限公司，西安710043)摘要:研究目的:随着我国重载铁路的不断发展，轮轨之间的横向力在逐渐加大，轨道横向抗力已成为控制线路稳定性及行车安全的关键因素。因此，研究相应的轨道临界横向力，已成为铁路运输安全的重要保证。研究结论:本文通过ANSYS有限元软件建立结

2、构模型，以重载铁路为例，分析了横向力的大小对扣件受力、钢轨轨头横向变形、钢轨轨底抬高量、轨下垫板变形的影响，得出轨道各部件的受力变形规律。针对模拟的轨道结构，钢轨受到横向力大于250kN时，可能出现倾覆的危险。关键词:重载铁路;钢轨;扣件;轨下垫板中图分类号:U213．212文献标识码:AStudyonImpactofLateralForceofHeavyHaulRailwayonRailOverturnCHANGWei－hua(ChinaRailwayFirstSurveyandDesignGroupLtd，Xi＇an，Shanxi

3、710043，China)Abstract:Researchpurposes:WiththecontinuousdevelopmentoftheheavyhaulrailwayinChina，thelateralforcebetweenwheelandrailisgraduallyincreasing．Thetrackresistancecapacityoflateralforcehasbecomeakeyfactorofcontrollingthetrackstabilityandtrainrunningsaftety．Theref

4、ore，thestudyonthecorrespondingcriticallateralforceofthetrackboundaryiscrucialtoguaranteeingthesafetyofrailwaytransportation．Researchconclusions:ThestructuremodelestablishedwiththefiniteelementsoftwareANSYSwasadoptedtoanalyzetheimpactoftheraillateralforceofheavyhaulrailw

5、ayonthefasteningstress，lateraldeformationofrailhead，railbaseelevationandrailpaddeformation，andthechangeregulationsofdeformationandstressofalltrackcomponentswereobtained．Accordingtothesimulationoftrackstructure，whenthelateralforceonrailwasbiggerthan250kN，therailoverturnp

6、ossiblyhapped．Keywords:heavyhaulrailway;rail;fastening;railpad车辆在直线轨道上的横向运动稳定性直接决定提下，使模型尽可能地简单。着车辆运行的安全性。轨道横向不平顺以及轨缝等局文中主要研究的是钢轨倾覆，包括钢轨轨头横向部不平顺都可能引起较大的横向力，横向力过大可能变形和轨底抬高，所以只需模拟轨枕以上的轨道结构，会导致钢轨倾覆，发生重大交通事故。包括钢轨和扣件两部分。由于需要考虑钢轨具体受力点的位置以及精确模拟扣件与轨下胶垫的位置，因此，1计算模型的建立钢轨按实际截面尺寸建模，

7、并选用实体单元对其进行文中建模的原则是在保证仿真计算结果正确的前离散处理。扣件与轨下胶垫均选用弹簧单元模拟，使收稿日期:2010－12－20作者简介:常卫华，1985年出生，女，助理工程师。72铁道工程学报2011年2月得胶垫只能承受压力，扣件只能提供上拔力，更符合实表1扣件横向受力对比表际情况。所建的模型如图1所示。横向力/kN扣件横向受力最大值/kN15030．23917535．14420040．04622544．94525049．84327554．74230059．63932564．53535069．431图1结构有限元模

8、型对钢轨施加的横向力越大，扣件受到的横向力随之增大。当重载铁路横向力增大12．5%时，扣件横向2主要参数力随之增大约12．2%。根据弹条Ⅱ型弹性扣件承受的最大横向力为50文中模拟的轨道结构为:60kg/m无缝钢轨，轨枕k