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国际刊号:1004-6801
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高速铁路扣件动刚度频变和温变特性研究
A Study on the Frequency and Temperature‑Dependences of the Dynamic Stiffness of Fasteners Used on High‑Speed Railways
  
DOI:10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2022.03.012
中文关键词:  高速铁路  无砟轨道扣件  动刚度特性  温变特性
英文关键词:high-speed railway  fastener of non-ballasted rail  dynamic stiffness characteristics  temperature-dependence properties
基金项目:国家重点研发计划战略性国际科技创新合作重点专项资助项目(2016YFE0205200);国家自然科学基金委员会?中国国家铁路集团有限公司高速铁路基础研究联合基金资助项目(U1834201)
作者单位
陈宗平1 (1.西南交通大学牵引动力国家重点实验室 成都610031) 
成功1 (1.西南交通大学牵引动力国家重点实验室 成都610031) 
刘清源1 (1.西南交通大学牵引动力国家重点实验室 成都610031) 
圣小珍2 (2.上海工程技术大学城市轨道交通学院 上海201620) 
徐忠辉2 (2.上海工程技术大学城市轨道交通学院 上海201620) 
高晓刚2 (2.上海工程技术大学城市轨道交通学院 上海201620) 
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中文摘要:
      以我国高速无砟轨道常用的3种扣件(WJ-7B,WJ-8和Vossloh 300)为研究对象,基于轮轨宽频激励的特点,提出了一个确定扣件系统动刚度的试验方法和理论模型。根据该试验方法,采用力锤激励,在装配情况下测试了3种扣件在100~800 Hz频率范围内、不同温度(-50~10℃)条件下的动态响应,结合理论模型确定了3种扣件的动刚度。研究结果表明:WJ-8和Vossloh 300扣件的动刚度对温度的变化比较敏感,WJ-8扣件在-50℃时的动刚度比10℃时最大增加了23倍,而Vossloh 300扣件在-50℃时的动刚度比10℃时最高增加了67倍;WJ-7B扣件的动刚度则受频率的影响更大,800 Hz时的动刚度是100 Hz时的12~17倍;WJ-8和Vossloh 300扣件的阻尼比均随着温度降低而增大,在玻璃化转变温度时达到极值,此后随着温度继续降低而开始下降。该结果可为极端低温环境下的扣件设计和选择提供参考。
英文摘要:
      The dynamic properties of three types of fasteners (WJ-7B, WJ-8, and Vossloh 300)commonly used on Chinese high-speed railways are studied in this paper. An experimental method and a theoretical model for determining and expressing the dynamic stiffness of the fastener systems are proposed, taking the broad frequency-band features of wheel-rail excitation into account. According to the hammer test method, the dynamic responses of the three assembled fasteners were obtained for a frequency range of 100 to 800 Hz and for temperature ranging from -50 to 10°C. Results show that the dynamic stiffness of WJ-8 and Vossloh 300 is sensitive to temperature, but less affected by frequency. The dynamic stiffness of WJ-8 at -50 °C can be as much as 23 times higher than that at 10 °C. The dynamic stiffness of Vossloh 300 at -50 °C is up to 67 times higher than at 10 °C. The dynamic stiffness of WJ-7B is more affected by frequency. The dynamic stiffness at 800 Hz is 12~17 times higher than that at 100 Hz. The damping ratios of WJ-8 and Vossloh 300 increase with decreasing ambient temperature, reaching a maximum at the glass transition temperature. The results presented in this paper may provide a reference for the design and selection of fasteners for railways working in extremely low temperature environments.
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