关键词： 高速铁路   扣件弹条   轮轨滑动   摩擦自激振动   钢轨波磨  

摘要： 针对高速铁路纵坡区段ω型扣件弹条的失效现象,采用复特征值法研究了轮轨滑动工况下车轮-钢轨-扣件系统有限元模型的稳定性。通过对比系统摩擦自激振动模态和扣件弹条结构模态,分析了弹条共振现象的发生。通过重新编译钢轨有限元模型节点坐标,模拟了高速铁路钢轨波磨的真实廓形,分析了钢轨波磨激励的强迫振动对弹条共振的影响。研究结果表明,当高速列车在纵坡区段牵引或制动时,轮轨间纵向蠕滑力易趋于饱和,可引起约603 Hz不稳定振动的发生。该振动不仅可以激发扣件弹条第3阶模态,还可导致钢轨波磨。当列车以300 km/h速度运行时,波磨激励的强迫振动也可导致弹条共振。轨下垫板静刚度、扣件预紧力对轮轨滑动引起的603 Hz不稳定振动发生趋势的影响较小。

关键词： 轮轨接触   矩形网格   接触斑   共轭梯度法   三维弹塑性   接触压力分布   横移量   有限元计算  

摘要： 提出了一种求解三维弹塑性轮轨法向接触问题的新方法,用于求解弹塑性轮轨接触下的接触斑和法向接触压力分布。首先,该方法通过矩形网格离散可能的接触区域;然后,采用共轭梯度法对每个矩形网格中的法向接触压力进行迭代求解,获取弹性情况下的接触斑和法向接触压力分布;进而,通过提出的弹塑性修正方法,对每个矩形网格的尺寸和法向接触压力进行修正,得到弹塑性情况下的轮轨接触斑和法向接触压力分布;最后,基于不同横移量和法向合力下的有限元计算结果,对该方法进行验证.结果表明,该方法具有较高的计算精度和计算效率,可为轮轨接触问题的研究提供参考.

关键词： 车轮多边形   钢轨波磨   车辆动力学   安全限值  

摘要： 高速铁路长时间运营,经常发生车轮多边形磨耗,并伴随钢轨波磨,两种损伤形式对列车运行特性的综合影响有待深入研究。采用简谐函数法建立车轮多边形模型,设计余弦函数描述钢轨不平顺磨耗,建立列车刚柔耦合动力学模型,分析不同车轮多边形及钢轨波磨综合磨耗情况下,列车的动力学性能的影响,并提出轮轨综合磨耗的安全限值。结果表明:在轮轨综合磨耗激扰下对列车的动力学性能的影响更为剧烈;列车运行速度为300 km/h下,轮轨垂向力增长幅值最大达到30%,车轮与25阶振型模态产生共振;车轮多边形比钢轨波磨对垂向力的影响更大;不同多边形阶次、幅值下,轮轨综合磨耗工况对轴箱、轮对以及钢轨垂向振动加速度影响更大。车轮多边形安全限值更小,多边形幅值限值平均降低了25.9%,在轮轨综合磨耗作用下更易超出限值;当速度为300 km/h,提出了钢轨波磨和车轮多边形阶次在一定范围内的安全限值。

关键词： 轮轨力   焊缝不平顺   焊缝幅值与波长   疲劳因子  

摘要： 研究目的:针对不同行车条件下,高速列车通过钢轨焊缝区高频振动及轮轨冲击损伤问题,应用列车系统动力学理论,构建车辆–轨道耦合动力学模型,对钢轨焊接区典型不平顺对轮轨垂向动态响应特征及发生疲劳损伤的可能性进行研究。研究结论:(1)高速列车通过下凹型焊缝的轮轨冲击作用强于上凸型焊缝,通过W型不平顺的轮轨垂向动态作用强于V型不平顺;(2)随着焊缝区不平顺波深的增加或波长的减小,轮轨垂向响应增强,在铁路钢轨养护中,建议以波深0.4 mm及波长0.4 m为焊缝区限值进行打磨养护;(3)结合安定理论,确定钢轨焊缝的疲劳损伤区,横移量大于9.5 mm时,疲劳因子大于零,当横移量达到10.1 mm,上凸型焊接区疲劳因子达到0.041,下凹型焊接区疲劳因子达到0.068,下凹型焊缝更容易产生疲劳裂纹;(4)本研究成果可为高速铁路焊接区裂纹萌生可能性的预测及钢轨养护提供借鉴。

关键词： 城际动车组   轮轨噪声   频谱特性   运行速度  

摘要： 【目的】噪声污染问题日益突出,为了研究城际动车组车内噪声与轮轨噪声的关联性,为城际动车组减振降噪提供建议。【方法】笔者对某型城际动车组进行轮轨噪声、车内噪声、轴箱加速度、车轮粗糙度测试,并进一步分析动车、拖车在不同速度等级下的噪声变化及特定速度下的频谱特性,来验证车内噪声与轮轨噪声的关联。【结果】1)1车(动车)车内标准点声压级平均约高于2车(拖车)车内标准点声压级3 dB;2)1车转向架各测点噪声值随着速度增加显著增加,2车转向架各测点噪声值也随着速度增加而增加,但增幅不明显;3)1车和2车车内地板的振动规律基本相同,均在75 Hz附近出现了明显的峰值,与轴箱振动的峰值频率近似对应,车内标准点噪声在75 Hz左右频带上与车内地板的振动相关性大于0.8。【结论】结合1车是动车、2车是拖车的具体情况,说明转向架区域噪声可能与车辆动力装置的布置有关,建议加强对动力装置的减振降噪处理。车内标准点噪声与车内地板振动有较大关联,建议对地板结构进行隔振优化。

关键词： 车轮踏面   钢轨廓形   晃车   等效锥度   仿真分析  

摘要： 动车组的车体低频晃动(以下简称“晃车”)问题将降低乘坐舒适性,晃车在不同的高铁线路、不同型号动车组上都时有出现,是困扰服役动车组的难题。文中通过对动车组与线路的轮轨调研测试,采用仿真的手段分析了不同轮轨型面匹配对晃车的影响。研究发现:基于60N钢轨设计廓形,建议廓形的偏差程度应控制在-0.2 mm以内,防止钢轨廓形负偏差过大引起的晃车;钢轨负偏差较钢轨不对称对晃车影响更大,建议左右轨都按正偏差打磨控制。当车轮出现异常磨耗将导致轮轨匹配等效锥度过低易引起晃车,服役动车组应尽量避免车轮踏面的异常磨耗,并及时旋修消除踏面异常磨耗。

关键词： 轮轨型面匹配   横向稳定性   悬挂参数  

摘要： 文中介绍了我国高速动车组轮轨型面匹配现状,不同轮轨型面匹配下的等效锥度不同,是影响车辆横向稳定性的关键因素;结合实际案例分别对低等效锥度和高等效锥度2种工况下引起的2类横向稳定性问题进行了分析,总结了轮轨型面匹配存在的问题,等效锥度过高或过低都会引起车辆横向异常振动。基于实际运用经验,以抗蛇行减振器参数为例,从转向架设计角度提出悬挂参数与轮轨型面匹配的设计建议。

关键词： 小半径曲线钢轨   货运铁路   轮轨接触关系   磨耗速率   疲劳指数  

摘要： 针对货运小半径曲线钢轨的磨耗和疲劳伤损问题,通过长期跟踪测试获得小半径曲线钢轨的廓形和表面状态演变规律,建立基于实测轮轨参数的货运车辆-曲线轨道系统耦合动力学模型;利用动力学仿真手段,研究小半径曲线钢轨不同磨耗阶段的轮轨接触关系变化规律,以及轮轨蠕滑作用变化对钢轨磨耗、接触疲劳伤损的影响,并分析小半径曲线钢轨的合理润滑时机。结果表明:曲线上股钢轨磨耗在服役初期以垂磨为主,后期以侧磨为主;曲线下股钢轨以垂磨为主,垂磨速率与上股钢轨基本相当;随着钢轨磨耗的增大,轮对横移量、轮轨接触范围和钢轨光带宽度均逐渐增大,曲线上股钢轨的工作边轮轨蠕滑作用也逐渐增大且磨耗占主导地位,不易出现接触疲劳伤损,曲线下股钢轨的表面伤损程度不断减轻;曲线上股钢轨出现侧磨后再进行润滑作业,既能降低侧磨速率,又能降低接触疲劳损伤发生的概率。

关键词： 蠕滑力   轮轨接触   滚动接触   轮轨磨损   应变率效应   蠕滑率   弹塑性理论   塑性损伤  

摘要： 轮轨接触理论模型对准确预测轮轨磨损和滚动接触疲劳至关重要.目前高速轮轨接触区域的塑性损伤频繁发生,然而现有的轮轨滚动接触理论模型极少考虑轮轨塑性力学行为.本文基于Vermeulen-Johnson滚动接触理论和双线性强化模型,建立了三维轮轨滚动接触弹塑性理论分析模型,阐明了轮轨弹塑性接触区域应力分布规律,给出了弹塑性蠕滑力/率解析式,构建了轮轨滚动接触弹塑性蠕滑力/率映射关系,讨论了轮轨材料应变率效应对弹塑性蠕滑力/率的影响,并通过试验和有限元仿真验证了轮轨滚动接触弹塑性理论模型的有效性.研究结果还表明,轮轨接触区域塑性变形导致蠕滑力/率曲线初始斜率减小、饱和蠕滑率增大,轮轨材料应变率效应会增大弹塑性蠕滑力/率曲线初始斜率.本文提出的理论模型对高速轮轨系统的损伤评估具有重要意义.

关键词： 齿轮列车   入齿控制   出齿控制   ATP曲线计算  

摘要： 介绍山地齿轨列车的特点以及在国内起步的状况,分析信号系统在齿轨列车安全控制的特殊性。着重对山地齿轨列车“入齿”和“出齿”过程中信号系统的控制策略进行描述,并对齿轨列车在齿轨区和轮轨区进行切换运营时信号系统安全防护曲线的计算进行分析和论述,提出停车切换和动态切换的方法。