心轨尖轨转换不足位移控制研究报告

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1、尖轨及心轨不足位移控制研究报告西南交通大学一、分析模型和评价方法二、18号道岔尖轨不足位移分析及控制三、18号道岔心轨（单肢）不足位移分析四、42号道岔不足位移分析五、62号道岔不足位移分析目录一、分析模型和评价方法1.尖轨分析模型2.心轨分析模型（单肢）3.心轨分析模型（双肢）4.不足位移评价方法一、1.尖轨分析模型*长度与牵引点数量有差别建立尖轨模型中的基本假定（1）尖轨为欧拉梁，只在水平面内发生横向弯曲变形，不考虑轴向力的影响。尖轨整断面前横向抗弯刚度为线性变化，整断面后至跟端为等截面UIC60D轨，跟

2、端后为等截面的普通钢轨。跟端钢轨支点处的横向位移将受到扣件的横向作用力。在模型中，考虑跟端扣件的横向刚度，模拟为线性弹簧。（2）采用分动内锁闭的多机多点牵引方式。在牵引点位置施加给定动程的位移，各牵引点的扳动力为作用于牵引点处的集中反作用力；牵引点的扳动力为尖轨在该点处扳动力；牵引点总扳动力为各牵引点的扳动力之和。建立尖轨模型中的基本假定（3）考虑尖轨下面滑床台的摩擦力。摩擦力视为作用于滑床台上的集中力，其作用方向总是与尖轨的运动方向相反，其大小与该滑床台支承的钢轨重量成正比，不随道岔尖轨位移大小而改变。（4

3、）用非线性弹簧来模拟基本轨和尖轨尖端的密贴接触以及顶铁和尖轨的接触状态。接触时弹性系数为基本轨的横向刚度和顶铁的横向刚度。不存在顶铁和不密贴尖轨部分的非线性弹簧参数置零，在有位移的情况下没有反作用的阻力作用。建立尖轨模型中的基本假定（5）考虑尖轨由贴靠至斥离时，钢轨中将储存弯曲变形能，当尖轨由斥离至贴靠时，弯曲变形能逐渐释放，转化为反弹力，作用于钢轨各节点之上。（6）计算不足位移时，先在无阻尼状态下由贴靠扳动至斥离状态，然后在有阻尼作用下由斥离状态扳动至贴靠状态，道岔尖轨扳动后的位置与扳动前的位置相比较，不能

4、够完全的重合，两位置之间的间隙为尖轨的不足位移。一、2.心轨分析模型（单支）*长度与牵引点数量有差别建立心轨（单支）模型的基本假定（1）心轨为截面线性变化的欧拉梁，只在水平面内发生横向弯曲变形，暂不考虑轴向力的影响。心轨整断面前横向抗弯刚度为线性变化，整断面后至跟端为等截面的UIC60D轨。（2）采用外锁闭牵引方式，各扳动力视为作用于枕跨中央的集中力；牵引点的扳动力为心轨在该点处扳动力；各牵引点处动程为已知值，采用已知位移求解反力模型；考虑滑床台的摩擦力。摩擦力视为作用于滑床台上的集中力，其作用方向总是与心轨

5、的运动方向相反，其大小与该枕跨处钢轨重量成正比。建立心轨（单支）模型的基本假定（3）考虑心轨与翼轨间的密贴力，以及顶铁的顶铁力。当心轨由斥离状态扳动至密贴状态时，翼轨的轨头、各顶铁将阻止心轨的进一步扳动，产生密贴力和顶铁力。假定顶铁及轨头密贴区域为刚度较大的横向弹簧，当发生接触时，该弹簧即产生顶铁力和密贴力。（4）考虑可动心轨中间隔铁的作用力。将间隔铁视为刚度较大的横向弹簧，联结于长短可动心轨间、心轨与翼轨末端。建立心轨（单支）模型的基本假定（5）模型中假定为约束长心轨跟端所有横向自由度；长短心轨间连接，尖端

6、是用螺栓，后部是用间隔铁。本模型中假定为两心轨固定联结；短心轨跟端与后部钢轨联结分别讨论以下三种情况：完全自由、约束单一点Y方向位移、约束多点Y方向位移。(6)心轨的不足位移即是心轨在实际工作状态与理想无摩擦力状态钢轨各个部位的位移差，在本计算中，将心轨在无摩擦力情况下，扳动到工作状态，然后将其在有摩擦力作用下反向扳回，心轨各个部位位移与理想位移的差值即是心轨不足位移。一、3.心轨分析模型（双肢）*长度与牵引点数量有差别双支弹性可弯心轨模型的基本假定和单支弹性可弯相似，除在结构和约束条件上，双支都采用和长心轨

7、一样的约束条件。一、4.不足位移评价方法1）在无阻尼情况由贴靠扳动至斥离状态2）在有阻尼情况由斥离扳动至贴靠状态,考虑尖轨尖端密贴力和牵引点与跟端之间顶铁阻力的作用。3）贴靠前后两种状态的位移差值为心轨或尖轨的不足位移。二、18号道岔尖轨不足位移分析及控制1牵引点布置的影响2牵引点动程的影响3不足位移控制方案*滚轮式滑床台*凸型滑床台*复位弹簧二、1牵引点布置的影响1）设置3个牵引点固定第一个牵引点和动程（160mm），改变第二和第三个牵引点位置牵引点位置改变后的动程取方案一无阻尼时各点的扳动位移相应动程改变

8、时需要考虑最小轮缘槽的要求。滑动摩擦系数取0.25。二、1牵引点布置的影响一、二牵引点间距4200mm时（P5，图9）适当后移牵引点利于减小最后牵引点与跟端间不足位移一、二牵引点间距4800mm时（P6，图10）综合上述结果牵引点间距取4800mm、5400mm为最好。2）设置4个牵引点（P7表7）牵引点间距4800mm、4800mm。前三个牵引点牵引点动程160mm、115mm、70mm。三、四牵