5 轨道力学分析-无砟轨道结构设计课件讲解.pptx

第四节扣件力学分析扣件的功能要求基本要求：联结、调整力学要求：阻力(防爬)弹性(减振)弹性扣件组成扣压件轨下胶垫板下垫板

1.扣件刚度：轨下胶垫刚度和扣压件刚度，二者并联关系。Kc/2KpKhKhKc/2弹条扣件一起作用钢轨向上，垫板脱离，只有扣件作用钢轨向下，扣件脱离，只有垫板作用，很少见

作用：防爬（R扣R道） 稳定钢轨每组扣件纵向阻力：单位长度爬行阻力：小阻力扣件（R扣R道）f1为钢轨与扣压件摩擦系数；f2为钢轨与胶垫摩擦系数；Pc为两扣压件扣压力；a为轨枕间距。2.初始扣压力（桥上）

3.刚度匹配初始扣压力：弹条初始变形≠胶垫初始变形枕上动压力：弹条变形＝胶垫变形为保证钢轨的稳定，需防止弹条松动Rd下压力防止胶垫松弛Rd上拔力

4.扣压力损失应能保持防爬、防翻等作用扣压力损失损失后的扣压力

第五节车辆脱轨条件1.车轮脱轨类型车轮爬轨脱轨：横向力、正冲角车轮滑上脱轨：横向力、负冲角车轮跳轨脱轨：横向冲击、高速车轮悬浮脱轨：轮重减载至0轨道破坏脱轨：钢轨无法引导车轮

2.脱轨原因分析（1）轨道状态外轨超高设置不当，导致轮重增减载；超高顺坡坡率、三角坑、不均匀支承等使车体产生扭曲，引起轮重增减载和加剧横向摇摆；轨道横向不平顺、小半径曲线、道岔及轨缝等局部不平顺可能引起的较大横向力。波长5～10m的竖向和横向不平顺对货车脱轨影响较大，特别是存在复合不平顺时。

2.脱轨原因分析（2）车辆状态车辆装载不均衡，货物偏载影响轮重分配；车体重心高、抗扭刚度大，脱轨可能性大；轻重车、大小车混编时，轻车、短车脱轨可能性大；反向运行即机车推进时，可能引起轮重减载；横向风力对脱轨安全性不利。

2007年2月28日2时05分，由乌鲁木齐开往阿克苏的5807次列车运行至南疆铁路吐鲁番段珍珠泉站至红山渠站间42km＋300m处，因瞬间13级大风造成该次列车机后9至19位车辆脱轨，造成4人死亡，1人重伤，32人轻伤，南疆铁路被迫中断行车。新疆大风刮翻列车脱轨

2.脱轨原因分析从脱轨时受力分析的角度来看，影响车辆脱轨的因素可分为两大类：轮重减载轮轨横向力加大

3.车轮爬轨临界条件在爬轨过程中，钢轨顶面与车轮踏面无接触，只有轮缘侧面与钢轨侧面接触，如图所示。车轮不爬轨的条件：爬轨条件分析模型式中：H/P称为车轮爬轨安全系数，简称脱轨系数K。

3.车轮爬轨临界条件从脱轨系数可以看出，横向力过大和轮载减小均使得脱轨系数增大，即使横向力不大，轮载减载也会增大脱轨系数，增加脱轨可能性。脱轨系数K

4.脱轨安全性指标（1）脱轨系数根据理论分析和试验研究，目前建议采用的脱轨安全性指标为：危险限度允许限度上述限度指标适用于低速脱轨的情况，高速时：

（二）轮重减载率若P1P2，即使横向力H=0时，由于单侧车轮转向的摩擦力，仍可使减载侧轮缘爬上钢轨，造成脱轨事故。4.脱轨安全性指标—减载量。—静轮载；

我国建议的轮重减载率安全指标危险限度：允许限度：上述限度指标适用于低速脱轨的情况，对于高速脱轨问题还有待进一步研究。

4.脱轨安全性指标（3）轮对横向力轮对横向力过大可导致轨距扩大、轨排横移，也容易发生脱轨，所以应控制轮对横向力的大小。木枕线路：混凝土枕线路：

第六节轨道动力学简介连续支承梁轨道模型点支承梁轨道模型轮轨系统模型

连续支承梁模型是分析轨道动力特性使用较早的模型，有单层和多层之分。单层连续支承梁模型用于轨道竖向受力分析，该模型将钢轨当作无限长欧拉梁，轨下基础弹性支承简化为线性分布弹簧。用于动力分析时，模型上考虑了钢轨单位长度质量，但轨下基础仍不计质量，如图5.19所示。在此模型的基础上，后来的一些研究工作改进了此模型，考虑了轨下基础的阻尼，并将轨下基础的参振质量也并入梁中。这种模型无论对木枕还是混凝土枕轨道，均可满意的显示出频率在100Hz以下的轨道动力特性。一、连续支承梁轨道模型图5.19单层连续支承梁模型（有阻尼）

随着混凝土枕、轨枕板的应用，轨枕的质量占很大比重，同时对扣件的要求越来越高，为了考虑轨枕质量的影响，提出双层连续支承梁轨道模型（见图5.20）。日本铁路根据大量实验，提出三层轨道连续支承梁竖向振动分析模型，其第一层梁代表钢轨，第二层梁包含轨枕和道床上部10cm质量，第三层代表道床10cm深度以下质量和路基参振质量（见图5.21）。图5.20双层连续支承梁模型（无阻尼）图5.