高速道岔转换锁闭结构力学特性摘要：为指导高速道岔转换锁闭结构的优化设计，根据道岔区轮轨系统耦合动力学理论和有限元方法，建立了转换锁闭结构动态受力计算模型；以60kg/m钢轨客运专线18号单开道岔转辙器外锁闭装置为例，研究了列车过岔速度、尖轨不足位移和顶铁离缝等对转换锁闭结构力学特性的影响•研究结果表明：列车过岔速度对转换锁闭结构力学特性有显著影响，当过岔速度为250km/h时，其受力及变形到达最大；存在一定的尖轨转换不足位移，有利于改善转换锁闭结构的受力状态；顶铁离缝的增加使转换锁闭结构的受力几乎呈线性增加，在道岔运营过程中应尽量避免顶铁离缝出现.关键词：高速道岔；锁闭钩；列车荷载；不足位移；顶铁离缝中图分类号：U213.6文献标志码：AMechanicalPropertiesofHighspeedTurnoutSwitchingandLockingDeviceXUJingmang,WANGPing,CHENRong,XUHao(MOEKeyLaboratoryofHighspeedRailwayEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)Abstract:Inordertooptimizethedesignofhighspeedswitchingandlockingdevice,alatera.1forcecalculationmodelforswitchingandlockingdevicewasestablishedaccordingtothewheelrailsystemcoupleddynamicsusingthefiniteelementmethod.Takingtheexternallockingdeviceof60kg/mrailNo.18turnoutinpassengerdedicatedlineasanexample,theinfluencesofsomemainfactors,includingthespeedthroughturnout，scantdisplacementofswitchrail,andthegapbetweenpointswitchandblock,onthemechanicalpropertiesofswitchingandlockingdevicewereanalyzed.ThecomputationalresuItsshowthatthespeedthroughturnouthassignificanteffectonthemechanicalpropertiesoflockinghook；whenthespeedthroughtheturnoutwas250km/h,thelateralforceanddisplacementwasatmaximum；acertainscantdisplacementofswitchrailisfavorablefortheforceoflockinghook；asthegapbetweenpointswitchandjackingblockincreases,theforceoflockinghookincreasesalmostlinearly,andthegapshouldbeavoidedtothegreatestextentduringtheoperationofturnout.Keywords：highspeedturnout；lockinghook；trainload；seantdisplacement；gapbetweenpointswitchandjackingblock高速道岔作为高速铁路的重要基础设施之一，其主要功能（转入或跨越）的实现是通过转换锁闭结构来完成，转换锁闭结构的使用可靠性将直接影响列车运行的安全性［12］.转换锁闭结构在高速列车荷载作用下，将导致其振动破坏，且受列车荷载及道岔制造、铺设、使用状态影响波动大，一直未形成明确的设计荷载、检算方法，仅依靠现场测试验证其结构设计的合理性［3］.文献［3］运用结构力学方法分析列车荷载作用下锁闭钩的受力及强度检算，但是将列车荷载简化为静态荷载，未考虑列车荷载的动力效应•文献［4］中建立了提速道岔外锁闭装置的有限元接触计算模型，分析心轨变形对转换结构受力的影响，但将列车荷载简化为恒定移动荷载.以便真实地反应转换锁闭结构在列车荷载作用下的力学特性，转换锁闭结构受力分析模型中，有必要考虑列车通过道岔时的动态力.本文根据道岔区轮轨系统耦合动力学理论建立车辆道岔耦合振动模型，分析高速道岔在列车荷载作用下的动态响应；利用有限元方法建立转换锁闭结构受力计算模型，将道岔动态响应作为激励施加于受力计算模型中，分析转换锁闭结构动态力学特性•1计算模型1.1转换锁闭结构转换锁闭结构由锁闭钩、锁闭杆、锁闭框、尖轨连接铁等组成，如图1所示•西南交通大学学报第48卷第4期徐井芒等：高速道岔转换锁闭结构力学特性转换结构的锁闭框直接安装在基本轨上，尖轨通过尖轨连接铁与锁闭钩相连接，尖轨在纵向方向可自由伸缩，通过锁闭杆的横向运动牵引尖轨转换并锁闭.现场实测数据表明，当列车通过道岔时，转换结构中最主要的受力元件是锁闭钩[4].因此，本文主要针对锁闭钩的受力特性展开研究.图1转换锁闭结构图Fig.lStructureoftheswitchingandlockingdevice1.2模型建立本文的重点在于建立转换锁闭结构动态受力计算模型，车辆道岔耦合振动模型的建立及...