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考虑参数随机性的曲线无缝线路稳定性轨温预警限值研究

王欢  
【摘要】:无缝线路由于其运行平稳舒适及少维修的优越特点在我国乃至世界得到了快速的发展和应用。但升温时由于钢轨不能自由伸缩会产生相应的温度力,温度力过大则易引发胀轨跑道。多次胀轨事故表明无缝线路面临的稳定性问题仍然很严峻。为了降低失稳事故及其所带来的损失,对无缝线路高温时的稳定性进行监测和预判十分关键,但目前还缺少科学的轨温预警依据,因此本文将开展曲线无缝线路稳定性的轨温预警限值探究。基于京承线的道床阻力抽样测试结果,利用大型有限元软件建立了符合现场实际工况的无缝线路有限元分析模型。考虑多个影响参数的随机性,对无缝线路的受力变形和稳定性进行了分析。采用所建立的有限元分析模型,利用Monte-Carlo法对无缝线路的稳定性进行了可靠度分析,分析中给出了几种工况下钢轨温升和失效概率的关系,借鉴当今工程实践,给出了建议的预警限值确定方法和对应预警值。主要研究结论包括:(1)京承线无缝线路在维修作业后,道床阻力有不同程度的下降。经检验得:未作业时、大机维修作业后和小型起道机起道作业后的道床横向阻力均服从正态分布;未作业时和起道作业后的道床横向阻力同时也服从极值Ⅰ型分布。(2)无论是否考虑道床横向阻力随机性,升温时曲线轨道与直线轨道不同,会发生整体向外横移。考虑道床横向阻力随机性时,升温前曲线线形较圆顺,升温后的曲线部分钢轨变形是随机的,并非均匀一致,比较接近实际情况。(3)进行无缝线路稳定性分析时,考虑参数的随机性十分必要,其受力与变形特点更加贴合实际,但这也为稳定性增加了许多不确定因素,仅仅参考安全系数来研究预警限值有一定局限性。(4)在参数敏感性分析中,道床横向阻力对钢轨横向位移最为敏感且呈负相关,初始不平顺和锁定轨温改变量敏感性较道床横向阻力小且与钢轨横向位移呈正相关。(5)建议采用可靠度指标对无缝线路稳定性的轨温进行预警, 并建议采取红黄二级预警机制。暂将黄色预警的可靠度指标定为1.5,红色预警的可靠度指标定为2.0,该预警方法和指标的确定需要在实践中不断完善和修正。


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