[发明专利]一种铁路轨枕的分布方法

说明书

技术领域

本发明属于铁路有碴轨道结构设计领域，尤其涉及一种铁路轨枕的分布方法。

背景技术

有碴轨道结构具有造价低和施工周期短等特点，因而它在我国铁路轨道中得到广泛应用。在传统的有碴轨道结构中，轨枕是沿着轨道纵向周期性分布，即两轨枕之间的距离（简称轨枕间距）是相等的。由于轨枕间距是相同的，传统的有碴轨道对铁道车辆的支持刚度是周期性变化。因此，在不考虑轨道不平顺的情况下，当铁道车辆在传统有碴轨道上运行时，车轮与钢轨之间的相互作用力（简称轮轨力）必然是周期性变化，同时当铁道车辆运行速度恒定时，轮轨力的主要频率成分是单一频率，即轮轨力的频率等于铁道车辆运行速度除以轨枕间距。对于铁道车辆结构和有碴轨道结构，轮轨力是它们的主要外部激励源，因而轮轨力直接影响铁道车辆和有碴轨道的使用寿命。铁道车辆和有碴轨道长期承受相同频率的轮轨力激励，会造成铁道车辆和有碴轨道的伤损，例如产生钢轨波浪型磨耗。

为了避免传统有碴轨道结构的自身缺陷，这里提出一种新的铁路轨枕分布形式。利用提出的铁路轨枕分布方法可以降低由传统有碴轨道结构缺陷引起的铁道车辆和有碴轨道的伤损。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种可以避免铁道车辆和有碴轨道伤损的铁路轨枕的分布方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种铁路轨枕的分布方法，包括以下步骤：

A、根据铁路有碴轨道结构设计规范确定标准轨枕间距L2，并根据标准轨枕间距L2确定最小轨枕间距L1和最大轨枕间距L3；最小轨枕间距L1和最大轨枕间距L3按以下公式计算：

L1=L2－ΔL    （1）

L3=L2＋ΔL    （2）

式中，ΔL为轨枕间距增量；

B、轨枕间距的数据在区间[L1,L3]内随机选取，共获得N个轨枕间距数据；

C、根据步骤B生成的N个轨枕间距数据确定样板轨道长度S；

D、在实际有碴轨道施工长度内循环利用样板轨道长度S内的轨枕间距数据，直到满足有碴轨道施工要求为止。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的核心内容是在铁路有碴轨道结构中将轨枕间距的分布方式由等轨枕间距分布改成轨枕间距随机分布，这种改变能够在一定的铁道车辆运行速度下降低由传统铁路轨枕分布方式产生的周期性轮轨力的主要频率对应的幅值。通过降低传统的周期性轮轨力的主要频率对应的幅值，减少轮轨力对铁道车辆结构和有碴轨道结构的损伤，进而可以降低铁道车辆结构和有碴轨道结构的维修费用。

2、本发明主要是针对铁道有碴轨道结构，同样适用铁道无碴轨道结构。

附图说明

本发明仅有附图1张，其中：

图1是轨枕随机分布方式示意图。

图中：1、钢轨，2、轨枕。

具体实施方式

下面通过实例对本发明进行更详细的说明。

本发明选取的实例，轨枕间距的随机分布方式选取为离散性均匀分布方式，即在样板轨道长度S内理论上选取的最小轨枕间距L1为0.55m、标准轨枕间距L2为0.6m和最大轨枕间距L3为0.65m的数量相等，生成一条轨枕间距数据样本。图1是轨枕随机分布方式示意图。在图1中，钢轨1铺设在轨枕2上，轨枕2按轨枕间距L1、L2和L3为随机分布的方式铺设在道碴上。在铁路有碴轨道施工过程中，根据这组随机分布的轨枕间距依次排布轨枕2。在样板轨道长度S内轨枕间距数量N选取为210个。

针对选取的工况，进行车辆-轨道耦合动力学仿真分析。铁道车辆运行速度为120km/h。按上述轨枕间距数据生成方式，总共生成100条轨枕间距样本。在100条轨枕间距样本的数值结果中，相对等轨枕间距分布方式的轮轨力的主要频率对应的幅值最大的降低幅度为64.32%，相应的具体的轨枕间距数据见表1，而最小的降低幅度为28.08%，相应的具体的轨枕间距数据见表2。对100条轨枕间距样本进行Monte Carlo分析，相对等轨枕间距分布方式的轮轨力的主要频率对应的幅值降低幅度为68.97%。数值结果表明本发明提出的方法可以有效降低轮轨力的主要频率对应的幅值，进而可以降低轮轨力对铁道车辆结构和有碴轨道结构的损伤。

表1轨枕间距的随机分布的数据

表2轨枕间距的随机分布的数据