铁路道岔动态轨距优化技术的仿真研究

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1、铁道建筑ll6RailwayEngineering文章编号：1003—1995(2010)07-0116—05铁路道岔动态轨距优化技术的仿真研究孙加林，宣言，王树国(1．中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心，北京100081；2．中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，北京100081)摘要：针对既有道岔动态轨距优化技术，建立了车辆一道岔耦合动力学仿真模型，对既有动态轨距优化方案道岔与传统道岔的动力学性能进行对比分析，结果表明既有优化方案可以改善岔区轮轨接触关系，保持车辆正弦曲线的运行轨迹；但部分动力响应幅值还有些偏大，考虑对即有优化方案参数做进一步的研究。通过

2、改变轨距加宽区长度、加宽最大值等参数，设计了5种新的优化方案并进行了动力学性能对比，确定出了最佳方案。再对最新优化方案与既有优化方案进行动力学性能对比，结果表明缩减加宽区长度对提高车辆直逆向通过能力、减少尖轨受力是有利的；改变轨距加宽区长度、加宽最大值对侧逆向过岔而言效果不显著。关键词：客运专线动力仿真道岔动态轨距优化中图分类号：U213．63文献标识码：B1动态轨距优化技术简介国内外道岔转辙器多采用专门轧制的矮型特种断面尖轨代替普通钢轨，采用弹性可弯式跟端结构，增强尖轨跟部的稳定性，从而使直线方向上的轨距基本保持不变。为了降低干扰列车进入转辙器时列车轴线的(a

3、)无动态轨距优化蛇行运动，对直基本轨轨距进行加宽设计，既有优化方案是从尖轨尖端开始加宽，距尖轨尖端7．51'1"1处达到最大加宽值15mm，加宽区总长为21In。对于传统道岔而言，对尖轨磨损是不可避免的。然而采用动态轨距优化技术就可以避免这种轮缘冲击，间接地起到了加厚尖轨断面的作用，可以减小尖轨的受力，保证了正弦曲线的行车舒适度，见图1。实践(b)动态轨矩优化证明采用动态轨距优化技术的道岔使用寿命达到了普图l两种道岔车辆运行轨迹通道岔的4—8倍。半径1000m的曲线在0．98m范围内过渡至原基本2动态轨距优化技术适应性仿真分析轨线上，整个基本轨的弯折范围为21．

4、743m，直曲基本轨的弯折情况相同。2．1直逆向过岔为了研究动态轨距技术在我国道岔应用上的适应动态轨距优化技术道岔主要做法是将基本轨前端性，对动态轨距优化道岔和传统道岔进行对比分析。弯折成半径210m的一段反向曲线，在顶宽30mm附利用NUCARS软件建立了车辆一道岔耦合仿真模型，近达到最大弯折量15mm，后端为一直线段，尾端采用车辆采用动车组E3](如图2所示)，道岔按实际断面结收稿日期：2010-03-05；修回日期：2010-05-20构形式建模]，轮轨接触采用最新研究成果弹性接触作者简介：孙加林(1974一)，男，内蒙古通辽人，助理研究员。理论，该理论可

5、以充分考虑轮轨多点接触(最多可考2010年第7期铁路道岔动态轨距优化技术的仿真研究1l7虑5点接触)，大大提高了轮轨接触计算的准确性。较如图3～图5所示。当车辆高速直逆向通过时，各项动力响应时程曲线比o．004o．003一／II一＼景厘鼙{卅0．002N／R匠鼙暴辑321123OOOOO卿鎏oⅢ．001。加：。mO加加靛-0001㈣0咖辑。00020003图3轮对横移量时程曲线对比图2动车组车辆一轨道耦合模型图4车体横向加速度时程曲线对比传统道岔6080100120140160180200220240260280300沿线路距离／m图5轮轨横向力时程曲线对比从计

6、算结果可以看出，采用动态轨距优化技术后，轨几何参数做进一步的优化研究。车体横向加速度、轮对横移量在刚进入尖轨区域时，运2．2侧逆向过岔行轨迹不同于传统道岔偏向尖轨，而是偏向直基本轨当车辆以80km／h的速度侧逆向通过时，对以上方向；另外运行轨迹比较对称(传统道岔始终偏向尖两种道岔进行仿真对比，车体横向加速度、轮对横移量轨一侧)，这种趋势改善了岔区的轮轨接触关系，对提时程曲线比较如图6和图7所示。高运行舒适性、减少尖轨受力是有利的。但是，从动力从计算结果可以看出，虽然动态轨距技术使得车响应幅值来看，部分数值有些偏大。笔者认为现有的辆刚进入岔区时，轮对横移偏向了曲基

7、本轨，横移量也动态轨距优化方案还不是最优设计，应结合具体的轮由8．5mm降到了6．0mm，但车体横向加速度数值要；二二．．，＼1颦o．15o．1o一fJ＼／＼卅n一1O0l5O2o030o沿线路距离／m图6车体横向加速度时程曲线对比铁道建筑00080．0060．004一nl_0孳_J～。＼，薹r蕊-ol006l＼Jl、／．O．0085O10O15O200250沿线路距离，m图7轮对横移量时程曲线对比大于传统道岔，降低了侧向通过的舒适性，同直逆向过表1既有优化方案和5种新优化方案线型参数岔情况相似，需要进行深入的优化研究，以期达到降低动力响应数值的目的。3轨距加宽

8、数值优化分析3．15种轨