高速道岔转换锁闭结构力学特性

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1、高速道岔转换锁闭结构力学特性摘要：为指导高速道岔转换锁闭结构的优化设计，根据道岔区轮轨系统耦合动力学理论和有限元方法，建立了转换锁闭结构动态受力计算模型；以60kg/m钢轨客运专线18号单开道岔转辙器外锁闭装置为例，研究了列车过岔速度、尖轨不足位移和顶铁离缝等对转换锁闭结构力学特性的影响•研究结果表明：列车过岔速度对转换锁闭结构力学特性有显著影响，当过岔速度为250km/h时，其受力及变形到达最大；存在一定的尖轨转换不足位移，有利于改善转换锁闭结构的受力状态；顶铁离缝的增加使转换锁闭结构的受力几乎呈线性增加，在道岔运营过程中应尽量避免顶铁离缝

2、出现.关键词：高速道岔；锁闭钩；列车荷载；不足位移；顶铁离缝中图分类号：U213.6文献标志码：AMechanicalPropertiesofHighspeedTurnoutSwitchingandLockingDeviceXUJingmang,WANGPing,CHENRong,XUHao(MOEKeyLaboratoryofHighspeedRailwayEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)Abstract:Inordertooptimizethedesi

3、gnofhighspeedswitchingandlockingdevice,alatera.1forcecalculationmodelforswitchingandlockingdevicewasestablishedaccordingtothewheelrailsystemcoupleddynamicsusingthefiniteelementmethod.Takingtheexternallockingdeviceof60kg/mrailNo.18turnoutinpassengerdedicatedlineasanexample,t

4、heinfluencesofsomemainfactors,includingthespeedthroughturnout，scantdisplacementofswitchrail,andthegapbetweenpointswitchandblock,onthemechanicalpropertiesofswitchingandlockingdevicewereanalyzed.ThecomputationalresuItsshowthatthespeedthroughturnouthassignificanteffectonthemec

5、hanicalpropertiesoflockinghook；whenthespeedthroughtheturnoutwas250km/h,thelateralforceanddisplacementwasatmaximum；acertainscantdisplacementofswitchrailisfavorablefortheforceoflockinghook；asthegapbetweenpointswitchandjackingblockincreases,theforceoflockinghookincreasesalmost

6、linearly,andthegapshouldbeavoidedtothegreatestextentduringtheoperationofturnout.Keywords：highspeedturnout；lockinghook；trainload；seantdisplacement；gapbetweenpointswitchandjackingblock高速道岔作为高速铁路的重要基础设施之一，其主要功能（转入或跨越）的实现是通过转换锁闭结构来完成，转换锁闭结构的使用可靠性将直接影响列车运行的安全性［12］.转换锁闭结构在高速列车荷载作

7、用下，将导致其振动破坏，且受列车荷载及道岔制造、铺设、使用状态影响波动大，一直未形成明确的设计荷载、检算方法，仅依靠现场测试验证其结构设计的合理性［3］.文献［3］运用结构力学方法分析列车荷载作用下锁闭钩的受力及强度检算，但是将列车荷载简化为静态荷载，未考虑列车荷载的动力效应•文献［4］中建立了提速道岔外锁闭装置的有限元接触计算模型，分析心轨变形对转换结构受力的影响，但将列车荷载简化为恒定移动荷载.以便真实地反应转换锁闭结构在列车荷载作用下的力学特性，转换锁闭结构受力分析模型中，有必要考虑列车通过道岔时的动态力.本文根据道岔区轮轨系统耦合动力

8、学理论建立车辆道岔耦合振动模型，分析高速道岔在列车荷载作用下的动态响应；利用有限元方法建立转换锁闭结构受力计算模型，将道岔动态响应作为激励施加于受力计算模型中，分析