30吨以上轴重重载铁路轨道结构的动力响应及安全服役适应性研究

High axle load wagons have been recognized as one of the developing direction of the heavy haul transportation. In China, it is one of the present attention focus problem to control deformation and failure of heavy-haul railway under a high axle load's train in our state and industry. When a haul wagon passes through heavy-haul railway,the dynamic interaction of wagon and track structure are increased, and the service life of track structure are greatly reduced. In order to solve these problems, as an object of 30tons or more axle load's heavy-haul railway, from the heavy haul train and track dynamic interaction, a heavy haul train-track coupled dynamical model is developed and model validation is done through the corresponding test method. A combination method of theoretical analysis and field test is adopted in this subject.the influence of heavy axle load's train on dynamics responses of track structure in heavy haul railway, and the adaptation strategies of track structure on a heavy axle train's safety service are investigated. These researches on the dynamic effects and maintenance measures of track structure under a heavy load's train running, can promote both technology innovation and harmonious development of heavy haul railway in China. It is certain theory significance and important social value.

大轴重列车是铁路重载运输发展的方向之一，在我国控制重载铁路在大轴重列车作用下的变形和破坏问题是当前国家和行业关注的焦点。铁路货运的重载化加剧了机车车辆与轨道结构的动态相互作用，大大降低了轨道结构的服役寿命。针对这一问题，本课题以30吨以上轴重重载铁路为研究对象，从重载列车和轨道动态相互作用出发，建立重载列车-轨道耦合动力学模型，并通过相应试验手段验证模型有效性。采用理论分析与现场试验相结合的方法来研究分析大轴重列车对重载线路轨道结构的动力影响以及轨道结构对大轴重列车安全服役的适应性对策措施。这个问题的解决可促进我国重载铁路的技术创新与和谐发展，具有一定理论意义和重要的社会价值。

大轴重列车是铁路重载运输发展的方向之一，在我国控制重载铁路在大轴重列车作用下的变形和破坏问题是当前国家和行业关注的焦点。铁路货运的重载化加剧了机车车辆与轨道结构的动态相互作用，大大降低了轨道结构的服役寿命。针对这一问题，本课题以30吨以上轴重重载铁路为研究对象，从重载列车和轨道动态相互作用出发，建立重载列车—轨道耦合动力学模型，并通过相应试验手段验证模型有效性。采用了理论分析与现场试验相结合的方法来研究分析了大轴重列车对重载线路轨道结构的动力影响以及轨道结构对大轴重列车安全服役的适应性对策措施。（1）研究探明了重载列车作用下，既有重载铁路轨道和路基结构动力学行为的演变规律以及弹性轨枕对轮轨系统的动力影响。（2）结合轨道不平顺谱，在考虑不利波长和多种波长成分并存的情况下，对轨道不平顺进行数值模拟，并作为激扰输入车辆-轨道耦合动力学模型进行计算，对轨道高低、轨向、水平和轨距不平顺管理限值进行评估。（3）针对多面体道砟颗粒模型，提出了指定级配曲线的构建方法以及详细描述了堆积模型的构造方法。（4）利用道砟箱模型试验分析了枕下弹性胶垫对轨枕沉降及道床振动的影响，并验证了多面体道砟颗粒模型的有效性，分析了重载列车作用下道床的沉降和动力响应。（5）针对轮轨接触轮廓曲率变化的特征，提出了一种改进的轮对切片投影法，结合轮轨分区接触模型和改进的虚拟渗透方法研究了重载铁路轮轨接触斑和接触应力分布规律；（6）考虑轮轨蠕滑理论，提出考虑磨耗的裂纹萌生寿命预测方法，分析了 U75V 热处理钢轨在磨耗下的裂纹萌生特征，研究了重载铁路钢轨滚动接触疲劳裂纹、磨耗和硬度的相互影响关系。研究成果可促进我国重载铁路的技术创新与和谐发展，具有一定理论意义和重要的社会价值。