关键词： 柔性轨道   高速列车   车轮谐波磨耗   滚动接触   轮轨关系   蠕滑率   蠕滑力  

摘要： 针对柔性轨道下因谐波磨耗车轮激励而引发钢轨和轮对振动时的轮轨蠕滑问题,在分析柔性轨道下轮轨间滚动接触振动对轮轨蠕滑特性影响机理的基础上,基于CRTS型双块式无砟轨道和CRH2型高速列车,采用ANSYS和UM软件建立柔性轨道下高速列车的动力学数值模型;选取6种典型谐波磨耗(阶数分别为1,6和11阶;对应波深分别为0.1和0.3mm)车轮,进行轮轨滚动接触振动特性、轮轨蠕滑力和蠕滑率的分析。结果表明:车轮谐波磨耗阶数和波深的增加均导致钢轨垂向加速度、轮对垂向加速度、轮轨垂向力及轮轨蠕滑力和蠕滑率的大幅增加,且与阶数的影响相比,波深对滚动接触蠕滑特性的影响更大;当车轮的谐波磨耗取11阶和0.3mm波深时,轮轨垂向力最大值、钢轨垂向加速度最大值、轮对垂向加速度最大值和平均值、纵向蠕滑率平均值、纵向蠕滑力绝对平均值、横向蠕滑力最大值、纵向蠕滑力最大值分别约为车轮无谐波磨耗时的7.27,49.6,20.35,15.18,7.8,9.064,6.7和8.57倍;考虑柔性轨道后,轮轨接触脱离时间明显增加,轮轨蠕滑率和蠕滑力也有明显增大。

关键词： 轮轨接触点   轮轨相对横移   激光光斑中心   激光源  

摘要： 机车轮轨接触点位置的变化能够直观地反映出轮轨的接触状态。针对当前摄像机检测方法难以全面拍摄到轮轨接触点位置的缺点,设计了一种基于激光源的机车轮轨相对横移图像检测方法。该方法采用摄像机与激光源相组合的方案,把摄像机与激光源分别安装在转向架上且与地面保持一定的角度,巧妙地将轮轨相对横移测量转换为激光源在轨道内侧表面光斑中心点位置的提取。实验结果表明,该方法实现了轮轨相对横移数据实时采集和存储,对高速机车稳定性和安全性研究具有重要的实际意义。

关键词： 轴重   摩擦   磨损量   塑性变形   疲劳裂纹  

摘要： 利用MMS-2A型微机控制摩擦磨损试验机研究了不同轴重下轮轨摩擦磨损性能。结果表明:随着轴重的增加,轮轨间的摩擦系数呈增大趋势,且轴重越大,摩擦系数趋于稳定后的波动系数越小,车轮和钢轨的磨损加剧,但轮轨材料硬度值的差异会导致磨损量的增幅差异;轮轨间接触应力的增加,会导致晶体滑移线向材料里层滑移深度增加,塑性变形层加厚;随着轴重的增加,车轮材料的磨损机制由黏着磨损逐渐向疲劳裂纹方向转变,钢轨材料主要变现为疲劳磨损,由疲劳短裂纹向疲劳长裂纹及多层剥落磨损转变。

关键词： 轮轨   黏着力   表面粗糙度   日本  

摘要： 为研究如何防止在驱动时车轮空转、制动时车轮滑行,用喷水的办法改变轮轨表面粗糙度和温度,利用双圆盘滚动接触试验台针对轮轨牵引系数进行了一系列试验。结果表明,在任意温度状态下,最大牵引系数都发生在1μm^3μm的合成粗糙度范围内。随着温度的上升,最大牵引系数可以增大到0.4。

关键词： 蛇形运动   轮轨冲角   图像检测   激光线  

摘要： 冲角是列车蛇形运动稳定性评价中的一关键性指标。由于列车走行步复杂、冲角值极小等原因,导致轮轨间冲角测量难度大、测量不准确等问题。本文提出一种基于激光线检测的轮轨冲角检测方法,该方法将与轮对运动方向共线的激光线照在轨面上,通过图像畸形校正、Meanshift算法平滑、Radon直线检测等算法处理分别获取轨道边缘线和激光线的位置,计算两者在图像中的夹角检测出轮轨冲角。通过仿真数据和检测结果对比表明,该方法能够实现轮轨冲角的图像检测,且原理简单可行,最后给出检测误差的修正方法,增加了检测方法的鲁棒性。该方法的提出为后续列车运行的稳定性和安全性评价奠定了基础。

关键词： 高速列车   轮轨   车轮谐波磨耗   空间耦合振动  

摘要： 车轮谐波磨耗造成的轮轨间高频接触振动和冲击,是高速列车运行不可忽略的问题,会对列车运行安全性造成重大影响。阐述了车轮谐波磨耗形式,建立了包含柔性钢轨及路基的列车-轨道-路基耦合系统动力学仿真模型。根据实测统计数据中最常见的1阶、6阶和11阶谐波磨耗、波深为0.1 mm和0.3 mm的6种典型谐波磨耗进行了轮轨横向振动加速度分析,并研究了轮重减载率、脱轨系数和轮轨横向力3个安全性指标。依托相应铁路行业标准对研究结果进行对比,结果表明:最大轮轨横向振动加速度在6阶0.3 mm和11阶0.3 mm时达到峰值;最大轮轨横向力在6阶0.3 mm和11阶0.3 mm时接近国标限定值;最大轮重减载率在6阶0.3 mm和11阶0.3 mm时超过安全限值;最大脱轨系数在不同形态谐波磨耗下均在安全限度范围内,不会发生脱轨现象。

关键词： 轮轨垂向力   轮轨接触刚度   动力学模型   错牙接头  

摘要： 针对运输需求的日益提高,使得轨道式集装箱起重机大车行走机构与轨道间的动力作用进一步恶化,严重影响机构零部件及轨道的使用寿命等问题,提出一种新型轨道式三轮大车机构的设计方案.利用车架和连杆平衡机构代替原有平衡梁结构,以达到降低大车高度,得到良好的大车行走机构动力学性能的目的.为验证新型结构设计的合理性,基于拉格朗日动力学方法,建立并推导了新型大车行走机构的动力学方程,建立了轨道错牙接头、宽轨缝接头和焊缝接头的数学激励模型,研究其在3类轨道缺陷激励下的轮轨垂向作用力的响应.为验证轮轨耦合动力学模型的正确性和合理性,对其进行了虚拟样机仿真模型的建立和分析.研究表明,结构优化后的新型大车机构具有良好的轮轨动力学特性,有效降低了大车行走机构高度.

关键词： 电子凸轮   电磁直线执行器   直线运动控制   迭代学习控制   模糊控制   滑模控制  

摘要： 提出了一种基于电磁直线执行器的电子凸轮,通过对给定轨迹的跟踪来实现所需要的直线运动规律,以取代传统的机械凸轮机构。采用迭代学习控制算法控制电子凸轮实现对目标轨迹的跟踪,并进而应用迭代加模糊滑模控制的算法提高电子凸轮的收敛速度与鲁棒性。模糊滑模迭代控制是将误差函数输入滑模控制器中,然后以滑模函数作为模糊控制器的输入,最后通过模糊控制器的输出来控制迭代算法中的增量。通过仿真以及试验验证表明,基于电磁直线执行器的电子凸轮能够有效取代传统的机械凸轮机构,模糊滑模迭代控制算法能够满足电子凸轮对轨迹跟踪精度、响应速度、收敛速度与鲁棒性的要求。

关键词： 函数型摩擦系数   显式有限元   滚动接触解   钢轨波磨   高速铁路  

摘要： 为研究函数型摩擦系数对轮轨滚动接触行为的影响,建立三维轮轨高速滚动接触有限元模型,针对钢轨表面平顺和存在波磨两种工况,通过与库伦摩擦模型的结果对比,详细分析函数型摩擦系数对轮轨力、黏滑分布和接触区域滚动接触应力等接触行为的影响,为进一步研究轮轨材料的损伤机制提供依据。研究发现:(1)无论钢轨表面平顺还是存在波磨,函数型摩擦系数均不会影响法向接触解;(2)函数型摩擦系数会显著影响切向应力的分布,进而影响von Mises等效应力的幅值;(3)基于安定理论,非稳态滚动条件下,相比库伦型摩擦系数,函数型摩擦系数使轮轨表面材料更易遭受疲劳破坏。