Влияние градиента температуры плиточного пути на динамические характеристики поезда

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 14638 (2022) Цитировать эту статью

865 Доступов

6 цитат

Подробности о метриках

Температура является важной нагрузкой для безбалластного пути. Однако существует мало исследований динамических реакций системы, когда поезд движется по безбалластному пути в условиях температурного градиента безбалластного пути. С учетом движущегося поезда, температурного градиента плиточного пути, силы тяжести плиточного пути и нелинейности контакта между границами плиточного пути динамическая модель высокоскоростного поезда, движущегося по плитному пути CRTS III по земляному положению, разрабатывается с помощью нелинейного связанного метода путь в ANSYS. С помощью модели теоретически исследованы динамические реакции системы при температурном градиенте плиты пути различной амплитуды. Результаты показывают, что: (1) Пропорции начальной силы и напряжения, вызванные температурным градиентом пути плиты, различны для разных элементов расчета. Начальная сила натяжения крепежа и положительное напряжение изгиба плиты имеют большие доли, превышающие 50%. (2) Максимальные динамические характеристики плиточного пути неравномерны по всему пути. Максимальное напряжение изгиба плиты, ускорение плиты и ускорение бетонного основания появляются соответственно в середине плиты, на конце плиты и на конце бетонного основания. (3) Максимальные ускорения компонентов пути возникают, когда пятое или шестое колесо пересекает точку измерения, при этом следует использовать как минимум два вагона. (4) Температурный градиент плиточного пути оказывает небольшое влияние на ускорение кузова автомобиля. Однако влияние на ускорение плиты, ускорение бетонного основания, силу натяжения крепежа велико, а влияние на напряжение изгиба плиты огромно.

Безбалластный путь – современная технология на железнодорожном транспорте. По сравнению с балластным путем безбалластный путь имеет значительные преимущества, такие как лучшая однородность жесткости, отличная целостность, более низкие затраты на техническое обслуживание, более высокая устойчивость движения и лучшая долговечность. Благодаря экономическому и технологическому развитию он широко используется во всем мире1.

В Китае используются четыре основных типа безбалластных путей2: плитные пути Китайской железнодорожной системы путей (CRTS) I, II и III и безбалластные пути с двойным блоком (DB). Цементно-асфальтовые растворы3 на плитном пути CRTS I и II, которые легко повреждаются, заменяются самоуплотняющимся бетоном на плитном пути CRTS III4, чтобы эффективно сократить объем работ по техническому обслуживанию. С 2010 года многие высокоскоростные железные дороги Китая используют плитный путь CRTS III из-за его высоких характеристик.

Помимо преимуществ, безбалластный путь имеет и свои ограничения. Одним из ограничений является влияние температурной нагрузки. На рис. 1 представлена ​​схема начальной деформации и разрыва, вызванного градиентом температуры безбалластного пути. Деформированная дорожка и зазор отрицательно влияют на динамические реакции системы и требуют детального изучения.

Схема начальной деформации и разрыва, вызванного градиентом температуры безбалластного пути.

Температурная нагрузка является важнейшим видом нагрузки для безбалластного пути. Было проведено множество исследований распределения температуры на безбалластном пути. Оу и Ли5 предсказали температурное поле на пути плиты CRTS II, используя одномерное аналитическое решение. Ян и др.6 создали трехмерную (3D) модель температурного поля безбалластного пути DB с учетом географического положения и условий окружающей среды для расчета распределения температуры на пути на основе климатических данных. Лу и др.7 представили модель температурного воздействия, подходящую для безбалластной путевой и мостовой конструкции DB, для изучения закономерностей распределения температурных спектров и взаимосвязи между атмосферной температурой и конструкцией. Лю и др.8 изучили распределение температуры и факторы его влияния в опорном слое асфальта плитного пути CRTS III путем сочетания численного моделирования и полевых измерений. Чжао и др.9 построили масштабированный образец с направляющей плиты CRTS II на балочном мосту в лаборатории для изучения законов распределения температуры. Используя материал с фазовым переходом, Цзян и др.10 разработали новое покрытие для направляющих плит CRTS II, чтобы уменьшить искривление плиты, вызванное постоянной высокой температурой, за счет оптимизации изоляционных эффектов покрытия с помощью различных модулей.