高速铁路无砟轨道扣件弹条疲劳损伤统计分析

线路运营过程中,在扣件螺栓预紧力、弹条材料强度和轨道不平顺等随机性因素影响下,扣件弹条折断存在一定随机性.对扣件弹条折断的随机性进行研究,掌握扣件弹条疲劳损伤的概率分布特征,对工务部门制定扣件弹条的更换维修计划十分重要.为此,以高速铁路单元双块式无砟轨道为例,建立车辆-轨道耦合系统动力学模型,计算100块单元式道床板板端、板中与板尾扣件弹条的疲劳损伤,并对其进行概率统计分析,研究不同通过轴重下扣件弹条的折断概率,结论为:(1)单元式道床板板端、板中和板尾扣件弹条的疲劳损伤都服从对数正态分布,板端和板尾扣件的数学期望与方差相差不大,板中扣件的数学期望为板端与板尾扣件的2.1～2.4倍,方差为板端与板尾扣件的7.7～14.2倍;(2)对三者的疲劳损伤进行统计分析可知,4车编组通过造成的扣件弹条疲劳损伤服从数学期望为2.44×10-7,方差为2.39×10-12的对数正态分布;(3)高速铁路WJ-8型扣件弹条在累计通过轴重1100 Mt以下具有极高的可靠性,建议累计通过1100 Mt前将扣件弹条全部更换.