一种单开道岔牵引点动程确定方法与流程

本发明涉及轨道交通领域，具体涉及一种单开道岔牵引点动程确定方法。

背景技术：

基于既有的60kg/m钢轨9号单开道岔在使用中存在的大量问题，对其进行了一系列结构优化，研发了新型60kg/m钢轨9号单开道岔。其中，第一牵引点距离第二牵引点3625mm，第二牵引点距离尖轨固定端5675mm。由于对牵引点位置及尖轨长度进行了优化，既有的牵引点动程设计已不适应，因此需要对牵引点动程进行优化设计。

现需基于有限元方法建立了60kg/m钢轨9号单开道岔转换计算模型，基于仿真计算对60kg/m钢轨9号单开道岔牵引点动程进行优化设计。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中原来的牵引点动程设计已不适应的问题，提供了一种单开道岔牵引点动程确定方法，通过牵引点动程设计能够满足最小轮缘槽的要求，并且具有一定的安全余量，解决了上述问题。

本发明提供一种单开道岔牵引点动程确定方法，包括以下步骤：

s1、基于尖轨的实际设计参数，建立道岔尖轨的有限元分析模型；

s2、针对有限元分析模型，根据铁路道岔通用设计原则，固定道岔尖轨的第一牵引点动程；

s3、预设若干第一工况，各第一工况的第二牵引点动程为等差数列；

s4、通过第一工况的第一牵引点动程和第二牵引点动程仿真第一工况，得到第一工况的最小轮缘槽数值；

s5、各第一工况的最小轮缘槽数值与第一阈值比较，保留大于第一阈值对应的第一工况的第二牵引点动程；

s6、将第一牵引点动程设置为自由动程，根据保留的第二牵引点动程和第一阈值对各工况进行仿真，得到第二工况的第一牵引点自由动程量；

s7、选择各第二工况中，第一动程与固定道岔尖轨的第一牵引点动程最接近的工况作为单开道岔牵引点动程结果。

本发明所述的一种单开道岔牵引点动程确定方法，作为一种优选方式，步骤s1中实际设计参数具体包括设置材料密度、弹性模量和泊松比。

本发明所述的一种单开道岔牵引点动程确定方法，作为一种优选方式，步骤s1具体包括：

s11、采用实体单元对尖轨进行模拟，导入实际设计参数；

s12、自尖轨尖端至尖轨全断面分别导入尖轨的特征截面；

s13、各特征截面之间采用线性插值过渡；

s14、尖轨跟端设置为固定约束，采用弹簧单元对尖轨跟端扣件系统及尖轨所受摩擦力进行模拟，建立道岔尖轨的有限元分析模型。

本发明所述的一种单开道岔牵引点动程确定方法，作为一种优选方式，步骤s12中特征截面具体包括：尖轨顶宽0mm断面、5mm断面、20mm断面、50mm断面和全断面。

本发明所述的一种单开道岔牵引点动程确定方法，作为一种优选方式，第一阈值为最小轮缘槽的要求量与直基本轨工作边侧刨切量之和。

牵引点动程的设计必须满足最小轮缘槽的要求，即在尖轨斥离状态下，尖轨非工作边与基本轨工作边的距离必须≥65mm。由于直基本轨工作边侧刨切了5mm，因此最小轮缘槽宽需要≥70mm。

本发明有益效果如下：

(1)本方法基于有限元仿真计算获取尖轨斥离状态下的变形，与实际情况较为相符。

(2)牵引点动程设计能够满足最小轮缘槽的要求，并且具有一定的安全余量。

(3)两个牵引点动程的匹配性较好，尖轨受力合理、变形协调，可最大程度上减小第二牵引点的牵引力。

(4)与新型60kg/m钢轨9号单开道岔的结构特点相匹配。

附图说明

图1是一种单开道岔牵引点动程确定方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

如图1所示，一种单开道岔牵引点动程确定方法，包括以下步骤：

s1、采用实体单元对尖轨进行模拟，导入实际设计参数，其中材料密度为7850kg/m3，弹性模量取为2.1×1011pa，泊松比取为0.3；

s2、自尖轨尖端至尖轨全断面分别导入尖轨的各个特征截面，分别为尖轨顶宽0mm断面、5mm断面、20mm断面、50mm断面、全断面；

s3、各特征截面之间采用线性插值过渡；

s4、尖轨跟端设置为固定约束，采用弹簧单元对尖轨跟端扣件系统及尖轨所受摩擦力进行模拟，建立道岔尖轨的有限元分析模型；

s5、针对有限元分析模型，根据铁路道岔通用设计原则，固定道岔尖轨的第一牵引点动程；

s6、预设四个第一工况，各第一工况的第二牵引点动程之间相差5mm，第一工况四种情况如下：

第一牵引点动程160mm，第二牵引点动程75mm(既有60kg/m钢轨9号单开道岔的设计值)；

第一牵引点动程160mm，第二牵引点动程80mm；

第一牵引点动程160mm，第二牵引点动程85mm；

第一牵引点动程160mm，第二牵引点动程90mm；

s7、通过第一工况的第一牵引点动程和第二牵引点动程仿真第一工况，得到第一工况的最小轮缘槽数值：65.2mm、70.0mm、74.8mm、79.6mm；

s8、各第一工况的最小轮缘槽数值与70mm比较，保留大于70mm对应的第一工况的第二牵引点动程；

由计算结果可知，当采用既有的60kg/m钢轨9号单开道岔设计牵引动程时，最小轮缘槽为65.2mm，不能满足要求，会影响列车安全通过道岔。随着第二牵引点动程的增大，最小轮缘槽逐渐增大。当第二牵引点动程达到80mm时，最小轮缘槽为70.0mm，可满足要求，但无安全余量，考虑到制造公差的影响，不能满足要求。当第二牵引点动程达到85mm和90mm时，最小轮缘槽分别为74.8mm和79.6mm，有较充分的安全余量；

s9、牵引点动程的设计在满足最小轮缘槽的基础上，应尽量减小第一牵引点和第二牵引点的牵引力，降低转辙机工作功率。另外，需要尽量使尖轨的变形协调，避免尖轨的不均匀变形，因此将第一牵引点动程设置为自由动程，根据保留的第二牵引点动程和70mm对各工况进行仿真，得到第二工况的第一牵引点自由动程量，第二工况具体如下：

第一牵引点不控制，第二牵引点动程85mm；

第一牵引点不控制，第二牵引点动程90mm；

s10、由计算结果可知，当放开第一牵引点、第二牵引点动程为85mm时，第一牵引点位置的自由动程为166mm，可知，在第一牵引点施加160mm动程时，尖轨变形较为协调，第一牵引点与第二牵引点动程较为匹配。而当放开第一牵引点、第二牵引点动程增加到90mm时，将增大第二牵引点的牵引力，另外第一牵引点的自由动程将达到176mm，此时如果在第一牵引点施加160mm的动程，尖轨变形将变得不协调，第一牵引点将产生反向的阻碍作用，会导致第二牵引点的牵引力进一步增大。

综上所述，基于仿真计算可知，第二牵引点的牵引动程设置为85mm时，能够满足最小轮缘槽的要求，且留有一定的安全余量，同时可使尖轨的变形较为协调，第一牵引点、第二牵引点的动程较为匹配，最大程度上减小第二牵引点的牵引力。因此，对于新型60kg/m钢轨9号单开道岔，设计第一牵引点动程为160mm，第二牵引点动程为85mm。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。