基于轮轨廓型的固定辙叉优化设计方法.pdfVIP

第 35卷 ，第2期 中 国 铁 道 科 学 Vo1．35 No．2 2014年 3月 CHINA RA1LW AY SC1ENCE M arch，2014 文章编号：1001—4632 (2014)02—0001—06 基于轮轨廓型的固定辙叉优化设计方法 徐井芒，王 平 (西南交通大学 高速铁路线路工程教育部重点实验室，四川成都 610031) 摘 要：为改善心轨受力状态、提高固定辙叉直向通过速度，在分析固定辙叉伤损规律的基础上，提出基 于车轮踏面所需高差值与辙叉轨顶廓型实际高差值之比 (轮轨廓型净差值比)的固定辙叉优化设计方法。以既 有6okg·YD．钢轨 18号整铸固定辙叉廓型与LM磨耗型车轮踏面的匹配为例，运用该方法对既有固定辙叉结构 进行优化。研究表明：既有固定辙叉心轨的薄弱断面先于翼轨与车轮接触，导致心轨伤损严重；优化 固定辙叉 的R15mm圆弧+R80mn／圆弧+1：13斜线复合廓型能够明显改善心轨的承载状况，降低固定辙叉竖向结构不 平顺及动轮载的幅值 (分别降低 45．3 和46．79 )，可作为与LM磨耗型车轮踏面匹配的固定辙叉廓型；基于 轮轨廓型净差值比的优化方法能够针对任意型式车轮踏面进行相应固定辙叉的廓型设计。 关键词：固定辙叉；辙叉廓型；净差值比；结构不平顺；优化 中图分类号：U213．62 文献标识码 ：A 与可动心轨辙叉相比，固定辙叉具有整体性 伤损后固定辙叉心轨顶宽 20mm断面处的廓型。 强、稳定性高等优点[】≈]，因而在世界各国铁路运 由图l可以看出，此断面的伤损型式主要为垂直磨 输中被广泛应用，尤其在欧洲各国，经过多年的运 耗，心轨垂磨量为 3．69mm，直股翼轨垂磨量为 营实践，已取得 了在直 向通过速度不大于 200 4．67mm，心轨和翼轨的磨耗量相差不大，这是由 km ·h 的线路上采用固定型辙叉的共识_4书]。但 心轨薄弱断面承受过大的轮载导致的；另外，该辙 由于固定辙叉存在有害空间及固有结构不平顺问 叉直股翼轨磨耗量较大，而侧股翼轨几乎未发生磨 题，导致列车通过时会产生剧烈的振动，固定辙叉 耗，说明该辙叉主要用于车辆直向通过。 出现严重磨耗、剥离掉块等伤损__9 ，影响列车运 行的安全性及列车过岔速度。 为改进既有固定辙叉的结构型式，进一步提高 其直向通过速度及使用寿命，本文在分析固定辙叉 伤损规律基础上，提出1种基于车轮踏面所需高差 … 。 标准断面 —— 磨耗断面 值与辙叉廓型实际高差值之比的固定辙叉优化方 图1 伤损后固定辙叉心轨顶宽20mm断面处的廓型 (单 法。以IM磨耗型车轮踏面与60kg·m 钢轨 18 位 ：mm) 号整铸固定辙叉的匹配为例，应用此方法对固定辙 叉结构进行优化。 现场测量固定辙叉断面廓型发现，心轨顶宽 30和40mm断面处廓型磨耗形式与20mm断面处 固定辙叉伤损分析 大致相似，只是磨耗量不同。图2给出了心轨顶宽 20，3O和40mm断面处翼轨及心轨的磨耗量。 固定辙叉伤损分析是进行固定辙叉结构优化的 由图2可见：对于所测量固定辙叉断面，随着 依据。现场调研结果表明，固定辙叉钢轨的主要伤 心轨顶宽的增大，辙叉钢轨的磨耗量均减少，这是 损型式为磨耗，并且心轨存在较严重的掉块现象。 因为随着心轨顶宽增大，轮载逐渐由翼轨转移到心 图1为利用 Miniprof轮轨廓型测量仪测得的 轨上，翼轨承受的