关键词： 轮轨滑动   地基刚度   轮轨接触特性   有限元   数值模拟  

摘要： 高速铁路作为国民经济的基础设施,沿线分布长、区域广,因各地区土质不同造成地基刚度也不一样。本文通过建立轮对三维有限元热机耦合分析模型,参照合理地基刚度,研究分析了全滑动状态下地基刚度的改变对轮轨接触特性的影响。结果表明:地基刚度的改变对轮轨接触区域的温升影响并不明显;全滑动状态下轮轨接触区热量较为集中,使得接触斑的面积相对于静态分析时增加了2.2倍左右;全滑动状态下的等效应力由机械应力、热应力叠加而成,并且热应力居于主导地位。

关键词： 高速列车   低轮轨摩擦因数   低锥度   动力学仿真   横向稳定性  

摘要： 针对某高速列车头车出现的车体低频(1Hz^2Hz)横向晃动问题,在SIMPACK软件中建立头车动力学仿真模型,应用数值仿真计算的方法研究头车模型在低轮轨摩擦因数下的横向运动稳定性。经模态分析、动力学响应分析以及安全性和平稳性指标的计算,得出结论:头车出现低频横向晃动的根本原因在于低锥度、低轮轨摩擦因数下车辆模态阻尼和临界速度降低;车辆在低锥度、低轮轨摩擦因数下发生蛇行运动的模态频率为1.3Hz左右,且为一次蛇行;增大摩擦因数在一定程度上有利于提高车辆横向平稳性指标。

关键词： 高速列车   轮轨   垂向载荷   接触法向特性  

摘要： 以CRH3为研究对象,参照列车实际运行线路,利用Simpack软件建立高速列车多体动力学模型,研究各车轮垂向载荷变化趋势。利用Abaqus软件建立轮轨静力学模型,研究各轮在最大载荷时的接触法向特性。研究结果表明:同一侧车轮在转弯时,垂向载荷变化趋势不同,轮对1右轮,轮对2左轮,轮对3右轮,轮对4左轮垂向载荷增大,其余车轮减小。整个右转弯过程中各车轮最大载荷相同,最大载荷出现的时刻不一样,载荷最大时轮轨接触法向特性相同。

关键词： 城市轨道交通   轨道不平顺   动力仿真   直线电机轮轨交通   动力特性  

摘要： 研究目的:基于车辆-轨道耦合动力学理论建立直线电机轮轨系统仿真模型,以多种不平顺为激励源进行动力学计算,分析竖错、扣件松脱两种确定性不平顺对直线电机轮轨交通系统动力特征的影响。结合实际的轨道不平顺管理形式,探讨谐波形式的水平、扭曲以及复合不平顺对车辆运行品质的影响提供理论依据。研究结论:(1)建议在轨道不平顺管理中采用10 m弦方法,重点控制10 m左右波长的不平顺;(2)重点检查板边及板中扣件位置处的钢轨状态;(3)重点保证板端的强度满足要求;(4)严格控制轨道板的下沉量;(5)重点控制直线电机受激扰侧的尾端气隙;(6)车体垂向振动及气隙变化对扭曲不平顺最为敏感,而复合不平顺的存在对车体的横向加速度、脱轨系数及轮重减载率指标更为不利;(7)该研究结论可用于指导线路轨道结构的养护维修工作。

关键词： 铁道机车   车辆轮轨   摩擦磨损   节能降耗  

摘要： 铁路是我国交通运输体系中的重要内容,铁路交通体系建设不仅可以缓解我国巨大的交通运输压力,对促进我国社会经济发展也有着积极影响。在铁路交通体系快速发展的同时,也暴漏出一些不良问题,主要体现在铁道机车车辆轮轨摩擦磨损严重,对钢材有着较高程度需求,实际运行中维修成本投入较高,不仅降低了交通体系运行的经济效益,对我国可持续发展战略落实也也造成了一定阻碍。相关部门对该情况非常重要,也在积极的研究新型技术对其进行改善,降低铁道机车运行对能源资源的消耗。对相关内容进行深入分析,希望对从业人员有所启示。

关键词： 轨道工程   轮轨垂直力   间断测量   全连续测量   剪力   货车运行状态地面安全检测系统  

摘要： 对地面法轮轨垂直力间断测量技术、准连续测量技术及全连续测量技术的测量原理、实现方法及应用进行了详细阐述。间断测量技术单元测区短,测区与测区间的间断距离长,对轮轨冲击捕获率低,检测精度差;准连续测量技术采用"剪力+支撑力"的测试方式,大幅提高了轮轨垂直力的测试区长度,检测精度、轮轨冲击捕获率均大幅提高,但存在剪力盲区;全连续测量技术在准连续测量技术的基础上,通过测区覆盖法、复合测区法等,实现了轮轨垂直力连续测量技术的重大突破。

关键词： 客货共线铁路   道岔   轮轨关系   接触应力   优化技术  

摘要： 基于刚柔多体混合建模理论,建立车辆-道岔耦合动力学模型和客货共线铁路道岔区轮轨接触应力瞬态分析模型,分析不同轮轨几何接触状态下轮轨接触应力分布特性,并提出了调整尖轨降低值、尖轨线型优化和道岔动态轨距优化3种减少轮轨动力作用、延长道岔使用寿命的技术方案,同时模拟了不同技术方案对道岔区轮轨关系的改善效果。

关键词： 轮轨接触   刚柔耦合   动力学分析  

摘要： 针对天线轮轨系统中的轮轨接触变形问题,对轮轨组合的数学模型、接触关系、工作模式、运行轨道等方面进行了研究,基于多体动力学对天线轮轨系统建立了刚柔耦合模型,利用Recurdyn软件对轮轨系统进行了仿真分析,得到了轨道应力和变形云图,提出了轮轨接触模型的最大应力和最大变形出现位置,设计了轨道加载变形测量实验,并将现场实验测得的轮轨变形数据与仿真结果进行了比较,验证了轮轨接触模型的准确性。研究结果表明,该轮轨接触动力学模型能够为国家天文台50 m射电天线的轮轨磨损和冲击变形提供了参考,也为模型的进一步优化设计提供了依据和思路。

关键词： 轮轨摩擦   温度   载荷   速度   摩擦系数  

摘要： 轮轨摩擦副在列车车辆行驶过程中起着导向、牵引、制动等作用,是铁路系统中极其重要的摩擦副。当代高速、重载列车的快速发展,为轮轨摩擦的研究带来了新的机遇和挑战。由于轮轨摩擦机理是一个十分复杂的过程,在列车行驶过程中温度、载荷、速度的变化会直接影响到轮轨材料组织性能,进而引起轮轨摩擦系数的改变,可能造成列车运行安全隐患,所以开展温度、载荷、速度与轮轨钢摩擦系数的关系研究就显得尤为重要。本文先是总结分析了其他学者的相关研究成果,得到了轮轨材料和摩擦系数受温度、载荷、速度的影响下的变化规律,特别是总结推导了温度与摩擦系数关系的理论公式计算,并设计了实验台和实验方案来验证理论公式的可靠性与合理性。最终得到如下的研究成果:(1)通过借鉴汇总李龙、Popov等人研究成果,发现摩擦系数随温度的变化比较复杂,大体上有三个阶段,分别为低温阶段的上升期(25℃00℃),中高温阶段的急速下降期(300℃00℃),高温阶段的缓慢下降期(700℃25℃)。(2)温度对轮轨钢摩擦系数影响的实验结果表明,在数值上实验结果与理论估算结果相差不大,实验结果的数值稍微有点偏高。但是温度低于400℃时,实验结果和理论结果的变化规律不尽相同。理论估算的最大值出现在300℃左右,而实验结果却出现两个极大值。摩擦系数出现转折的温度点是400℃,温度高于400℃后,理论估算和实验结果的变化规律是一致的,都呈下降的趋势。(3)在100℃00℃这一温度范围内,随着温度的升高摩擦系数的变化过程经历一个特殊的阶段,当实验的温度加热到200℃时,摩擦盘和摩擦销就开始变蓝,随着温度的继续增加,颜色开始变深,这种情况一直持续到400℃,这种现象也叫做轮轨钢材料(珠光体钢)的蓝脆现象。正是由于这种蓝脆现象使得摩擦系数的变化规律有所不同,蓝脆现象使得材料的硬度和抗拉强度有所升高,使得材料的脆性降低,再加上载荷与速度的冲击,使得摩擦系数在这一温度范围的变化规律有别于理论估算的结果。(4)滑动速度对轮轨钢摩擦系数影响的实验结果表明,随着滑动速度的增加,轮轨钢的摩擦系数是呈现逐渐降低的趋势,但是由于目前对滑动速度的工作量较小,并没有出现别的变化趋势,这也是下一步实验研究的一个方向。(5)载荷对轮轨钢摩擦系数影响的实验结果表明,随着载荷的增加,在不同的温度下,轮轨钢摩擦系数的变化趋势略有不同,但是大多数情况下摩擦系数是随载荷的增加而逐渐降低的,尤其是载荷由250 N(接触应力为8.84 MPa)升高到300 N(接触应力为8.84 MPa)时,摩擦系数都是降低的。当然有个别的情况下表现不同,如在200℃这个温度条件下,摩擦系数随着载荷的增加是呈现先降低再升高后降低的趋势,在载荷为200 N(接触应力为8.84 MPa)处取得极小值,而200℃正好也是蓝脆现象的开始,也能反映出蓝脆现象对摩擦系数的影响。(6)摩擦必伴随着磨损消耗,从多次的实验结果来看,在温度低于600℃时,摩擦磨损损耗不大,损耗主要发生在摩擦阶段的磨粒磨损阶段。但温度高于600℃时,便会出现渗碳现象,摩擦磨损损耗加剧,且摩擦平稳状态持续时间不长。

关键词： 高速列车   动力学   轴承耦合模型   轮轨接触关系   轮轨激扰  

摘要： 众所周知,铁路运输是国民经济的大动脉,为国民经济健康稳定地发展提供了巨大的推进作用。近年来,随着交通密度的不断增加,运输载荷的不断提高,新材料新技术不断地投入应用,列车的运行速度不断得以提高,由此发展出了高速铁路系统。高速铁路具有安全、舒适、快捷、经济的特点,拥有其他交通工具不可比拟的竞争优势,受到各国铁路部门的重视。我国高速铁路起步较晚,但发展迅速,目前的运营里程已居世界第一。列车运行速度的提高使得车辆与轨道间的相互作用加剧,系统动态环境恶化,因此迫切需要深入研究高速列车与轨道的相互作用机制,为高速列车的安全运行保驾护航。本文在前人研究的基础上,针对高速铁路系统动力学模型进行了改进,使其更符合高速列车实际的工作情况,并利用该模型进行了工程实例分析,为高速铁路系统的设计提供了理论指导。本文主要研究内容如下:(1)首先针对高速铁路系统进行动力学建模,加入轴承模型,该模型能够把高速铁路系统的垂向和横向振动耦合起来进行研究,使得系统动力学模型更能反映现实,接近真实,并确定了耦合动力学方程的求解方法。(2)对轮轨接触模型进行了详细的探讨,首先通过确定轮轨接触点的实际位置来确定轮轨空间接触的几何关系,然后对轮轨法向接触力和轮轨蠕滑力的求解进行了介绍,通过轮轨空间接触模型将车辆系统和轨道系统紧密地联系起来。(3)针对列车运行过程中的轮轨典型激扰模型进行了介绍分析,阐明了轨道不平顺的相关特性,对中外轨道谱进行了比较分析,并介绍了对轨道不平顺功率谱进行数值模拟的方法,保证了系统激励的准确性。(4)针对轴承动力学模型的耦合特性设计了实验验证,通过把从轴承振动实验台所测得的动力学响应参数与数值仿真获得的结果进行比对,从而验证轴承耦合动力学模型建立的合理性。(5)将所建立的系统动力学模型带入工程实例分析,考虑轮轨接触关系,分析轨道不平顺激励下的系统动态特性,并对列车不同运行速度和系统动力学参数的影响进行了探讨。