一种无缝线路锁定轨温的确定方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无缝线路领域，具体地，设及一种无缝线路锁定轨溫的确定方法和装 置。
【背景技术】
[0002] 重载铁路运输因其运能大、效率高、运输成本低而受到世界各国铁路的广泛重视。 国内的=大重载线路(大秦、神朔、朔黄)都采用了区间无缝线路。为使无缝线路保持足够的 强度和稳定性，在铺设无缝线路时，应选择一个适宜的溫度范围，适当控制轨溫的变化幅 度，W降低钢轨内部的溫度力。
[0003] 由于长轨条在锁定施工过程中轨溫是不断变化的，因而施工锁定轨溫应该是一个 范围，通常为设计锁定轨溫±5°C，困难条件下也可严格控制施工锁定轨溫的变化范围，取 为Te ±3 °C。实际锁定轨溫为零应力状态轨溫，在设计检算时为安全计，取最大升溫为最高 轨溫与施工锁定轨溫下限之差，最大降溫为施工锁定轨溫上限与最低轨溫之差。目前，我国 无缝线路锁定轨溫的确定一般根据当地气象资料，无缝线路的允许溫升、允许溫降，并考虑 一定的修正量计算确定。
[0004] 实际经验表明，由于重载线路列车轴重大、所处地区历年钢轨溫差较高等原因，将 普通无缝线路锁定轨溫确定方法应用到重载铁路无缝线路中并不是十分合理。据统计， 2007~2009年间，神朔重载铁路无缝线路冬季共发生过62次断轨，占全年断轨次数的60% W上，导致断轨的重要原因之一就是设计锁定轨溫偏高造成冬季钢轨拉应力过大。因此需 要更加完善的重载铁路无缝线路锁定轨溫的设计方法。
[0005] 近年来，国内很多学者对重载铁路无缝线路锁定轨溫的计算理论开展了一些研究 工作。他们中或者是根据工程经验提出了一些工程改良措施，或是通过各种有限元软件根 据自己假设的特定条件笼统地进行计算分析。但是，运些计算分析对重载铁路无缝线路锁 定轨溫的设计分析及优化方法的研究较少，缺乏系统的设计理论和方法。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种无缝线路锁定轨溫的确定方法和装置，该确定方法能够 准确反映重载铁路无缝线路合理的锁定轨溫，极大地降低了轨道断轨的情况。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提供一种无缝线路锁定轨溫的确定方法，所述确定方 法包括:根据无缝线路参数建立模型;获得所述无缝线路运行环境的最高溫度和最低溫度； 将设定溫度输入至所述模型中，获取在所述最高溫度时钢轨的压力P和在所述最低溫度时 钢轨的拉力F; W及根据所述最高溫度时钢轨的压力P和所述最低溫度时钢轨的拉力F确定 锁定轨溫。
[0008] 优选地，如果所述压力P小于所述钢轨的最大压力且所述拉力F小于所述钢轨的最 大拉力，则确定所述设定溫度能够作为锁定轨溫。
[0009] 优选地，所述确定方法还包括:获取平直无缝线路在运行环境下的常规锁定轨溫； W及W所述常规锁定轨溫为基础选择所述设定溫度。
[0010] 优选地，所述无缝线路参数包括W下至少一者：曲线参数、桥梁参数及隧道口溫度 过度段长度。
[0011] 优选地，在所述无缝线路为桥上无缝线路的情况下，根据钢轨断缝修正所述锁定 轨溫。
[0012] 优选地，根据钢轨断缝修正所述锁定轨溫包括:所述锁定轨溫与最低溫度的差值 小于或等于所述钢轨断缝所允许的最大降溫幅度。
[0013] 相应地，本发明还提供一种无缝线路锁定轨溫的确定装置，所述确定装置包括:模 型建立模块，根据无缝线路参数建立模型;溫度获取模块，获得所述无缝线路运行环境的最 高溫度和最低溫度；W及处理模块，将设定溫度输入至所述模型中，获取在所述最高溫度时 钢轨的压力P和在所述最低溫度时钢轨的拉力F，根据所述最高溫度时钢轨的压力P和所述 最低溫度时钢轨的拉力F确定所述设定溫度能够作为锁定轨溫。
[0014] 优选地，如果所述压力P小于所述钢轨的最大压力且所述拉力F小于所述钢轨的最 大拉力，则确定所述设定溫度能够作为锁定轨溫。
[0015] 优选地，所述确定装置还包括:常规锁定轨溫获取模块，获取平直无缝线路在运行 环境下的常规锁定轨溫；W及设定溫度选择模块，W所述常规锁定轨溫为基础选择所述设 定轨溫。
[0016] 优选地，所述无缝线路参数包括W下至少一者：曲线参数、桥梁参数及隧道口溫度 过度段长度。
[0017] 优选地，在所述无缝线路为桥上无缝线路的情况下，所述处理模块还用于根据钢 轨断缝修正所述锁定轨溫。
[0018] 优选地，所述处理模块根据钢轨断缝修正所述锁定轨溫包括:所述锁定轨溫与最 低溫度的差值小于或等于所述钢轨断缝所允许的最大降溫幅度。
[0019] 通过上述技术方案，根据无缝线路参数建立模型，将设定溫度输入至所述模型中， 根据最高溫度时钢轨的压力P和所述最低溫度时钢轨的拉力F确定锁定轨溫，如此能够准确 反映重载铁路无缝线路合理的锁定轨溫，极大地降低了轨道断轨的情况。
[0020] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予W详细说明。
【附图说明】
[0021] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0022] 图1是根据本发明提供的无缝线路锁定轨溫的确定方法的流程图；
[0023] 图2是纵横垂向空间禪合的重载铁路无缝线路曲线地段整体计算模型图示；
[0024] 图3为32m简支梁实体计算模型图示；
[0025] 图4为不同锁定轨溫下夏季桥上无缝线路溫度力图示。
[0026] 图5为不同锁定轨溫下冬季桥上无缝线路溫度力图示
[0027] 图6为最不利情况下钢轨锁定轨溫为20°C时夏季隧道口内外的轨溫图示；
[00%]图7为最不利情况下钢轨锁定轨溫为20°C时冬季隧道口内外的轨溫图示；
[0029]图8为隧道内外溫度过渡段理论计算图示；
[0030] 图9为不同锁定轨溫下冬季隧道口无缝线路溫度力图示；
[0031] 图10为不同锁定轨溫下夏季隧道口无缝线路溫度力图示；
[0032] 图11和图12分别为锁定轨溫为10°C时夏季溫度不同过渡段长度时隧道桐口附近 钢轨溫度力和位移图；W及
[0033] 图13是根据本发明提供的无缝线路锁定轨溫的确定装置的结构示意图。
[0034] 附图标记说明
[0035] 21 模型建立模块 22 溫度获取模块
[0036] 23 处理模块
【具体实施方式】
[0037] W下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0038] 图1是根据本发明提供的无缝线路锁定轨溫的确定方法的流程图，如图1所示，本 发明提供的无缝线路锁定轨溫的确定方法可W包括:在步骤10处，根据无缝线路参数建立 模型；在步骤11处，获得所述无缝线路运行环境的最高溫度和最低溫度;在步骤12处，将设 定溫度输入至所述模型中，获取在所述最高溫度时钢轨的压力P和在所述最低溫度时钢轨 的拉力F; W及在步骤13处，根据所述最高溫度时钢轨的压力P和所述最低溫度时钢轨的拉 力F确定锁定轨溫。如此能够准确反映重载铁路无缝线路合理的锁定轨溫，极大地降低了轨 道断轨的情况。
[0039] 其中，如果所述压力P小于所述钢轨的最大压力且所述拉力F小于所述钢轨的最大 拉力，则确定所述设定溫度能够作为锁定轨溫。
[0040] 例如，可W基于有限元空间禪合模型来确定无缝线路的锁定轨溫。其中建立模型 的方式可W如下：
[0041] 对于钢轨建模时，可W采用梁单元进行模拟。钢轨可W按实际截面属性进行建模， 其中，考虑了钢轨的截面积、惯性矩W及扭转弯矩运些参数，钢轨按照支承节点划分有限长 梁单元，全面考虑纵、横、垂向线位移及转角；
[0042] 扣件可W采用非线性弹黃单元进行模拟，可全面考虑扣件的纵、横向阻力和垂向 刚度。纵、横向扣件弹黃作用于钢轨支承节点上，可阻止钢轨相对于轨枕的纵、横向位移，扣 件纵、横向阻力可按常量或变量形式输入，扣件垂向刚度取扣件的支点刚度；
[0043] 有巧轨道的轨枕可W采用实体单元进行模拟，考虑轨枕的截面积、高度W及惯性 矩等实际参数。轨枕按照较小间距的支承节点划分单元，全面考虑纵、横、垂向线位移及转 角。道床的纵横向阻力采用非线性弹黃单元进行模拟，阻力值取单位岔枕长度的阻力，可按 常量或变量形式输入;道床垂向刚度用垂向弹黃模拟，其值取道床支承刚度；
[0044] 桥梁可W采用实体单元进行模拟，全面考虑桥梁结构的几何尺寸和物理特性。考 虑桥梁墳台顶纵横向刚度基本为线性，采用线性弹黃单元进行模拟。固定支座可W阻止桥 梁的伸缩，所承受的纵横向力全部传递至墳台；不考虑活动支座的摩擦阻力及支座本身的 变形。
[0045] 上述通过对重载铁路无缝线路各个关键位置的模拟和组合，分别建