关键词： 轮轨摩擦   温升   热应力   耦合   有限元  

摘要： 随着铁路的高速化、重载化,车轮踏面和钢轨表面的擦伤和剥离破坏越来越严重。车轮运行中的摩擦生热是引发磨损破坏的主要因素,所以分析轮轨接触的温度场和应力场具有重要意义。主要应用大型有限元软件ANSYS分别建立车轮在钢轨上滑动和滚动过程的有限元模型,在轮轨接触区利用接触单元法来建立接触。模型中考虑了车轮和钢轨接触间的热传导,以及自由表面与环境的热对流,假设摩擦功全部转化为摩擦热,摩擦热流平均分配给车轮和钢轨。通过直接耦合法求解轮轨间的摩擦生热,详细的分析了接触区内的瞬时温度场、应力场、剪应力和接触区的接触压力分布特征,以及最高温升和应力的变化趋势。 在纯滑动工况中,轮轨接触表面很容易产生瞬时的高温：1)材料的非线性影响不可忽略;2)轮轨的热效应影响层很薄,最高温升和应力产生在表面中线靠后处;3)轮轨表面最高应力和温度均随着轴重、速度及摩擦因数的增大而增大。 在滚滑工况中,由于温升较小,计算中未考虑材料的非线性影响。结果表明：1)高速列车车轮在低蠕滑率下运行时,温升不高,但也产生了可观的热应力,由于接触时间很短,使得最高温升产生于远离接触区的部位;2)车轮滚动过程中承受冷热交替的载荷,很容易产生破坏;3)最大剪应力产生于接触表面很薄层,在此薄层容易产生剪切破坏;4)随着轴重、摩擦因数和蠕滑率的增大轮轨的摩擦热效应越明显。 本文计算分析将为探讨轮轨擦伤和剥离提供理论参考,对于揭示热损伤机理有很大的指导意义。

关键词： 车桥耦合   轮轨力   三分之一倍频程   频谱   全过程迭代法   数据结构  

摘要： 摘要：高速列车通过桥梁时会引起桥梁结构的振动,结构的振动又会反作用于车辆,引起车桥耦合振动的一系列问题。随着列车时速的不断提高,对车桥耦合振动研究的必要性愈加显著。本文主要对轮轨相互作用力频谱成分进行研究。 本文主要以简支梁桥为研究对象,首先利用离散傅里叶变换技术将时域中的轮轨力转换到频域,考察轮轨力幅值对频率的敏感区间。然后,选取不同的桥梁基频和不同的列车时速,通过车桥迭代计算程序模块计算得到大量轮轨相互作用力数据,分析轮轨力的频谱成分,总结出车桥振动的一般规律,并给出相应的计算方法。最后根据三分之一倍频程的基本原理编制了Matlab程序,对变换过的轮轨力频谱曲线进行平滑处理,得到了每一个中心频率下的轮轨力有效值。并编写了求解轮轨力频谱的软件,输入桥梁基频及列车时速,即可得到相应的轮轨相互作用力频谱,进而能够重构出新的轮轨相互作用力,可以直接应用于桥梁结构的振动分析研究。文章中对大量轮轨力频谱数据进行回归分析,总结出了轮轨力频谱关于桥梁基频和列车时速的一般公式。 本文利用频谱分析的研究成果,分析了高速列车在不同的交会工况下桥梁的动力响应,实现了轮轨力频谱分析在桥梁结构振动研究中的应用。

关键词： 高铁   轮轨   摩擦力   能量消耗   非保守力   列车时速   驱动功率   牵引功率  

摘要： 近日,有一条原载于《北京日报》的关于高铁将降速运行的新闻被包括中新网、新华网、人民网、新浪、网易、腾讯在内的诸多媒体转载,里面引述"一位不愿具名的交通专家"的话,说"当列车时速超过320公里后,速度每提升10公里,列车的能量消耗都会成倍提升,因此高铁运营不能一味追求速度,而要选择最切合实际需求、最经济可行的运行模式。"这话听起来太不可思议了!高铁的能耗,有这么厉害吗?

关键词： 大功率机车   轮轨关系   有限元法   接触分析  

摘要： 铁路作为国家重要的基础设施、国民经济的大动脉和大众化的交通工具,在建设创新型国家和实现经济社会又好又快发展中肩负着重大责任和艰巨任务。当前世界铁路正朝着高速和重载方向发展,随之而来的列车牵引和制动对轮轨的黏着的要求也越来越高,而且轮轨磨耗、滚动接触疲劳、脱轨和噪声等问题越来越严重,其解决与否直接影响铁路的快速发展,这些问题的解决都必须以轮轨接触问题的理论研究为基础。本文以大功率机车车轮为研究对象,对大功率机车的轮轨接触问题进行计算分析。 在轮轨滚动接触理论中最完善的是Kalker的完全理论以及基于完全理论的CONTACT程序。但是由于建立该理论所基于的假设所局限,使得其在处理当轮缘与钢轨贴靠形成共形接触时无法得到精确解,而且该理论无法准确模拟轮轨接触系统的几何形状以及边界条件。有限元方法能有效的解决以上问题,并在研究轮轨接触问题中有着广泛的应用前景。 本文以两圆柱体法向接触为模型,通过有将有限元计算的结果和Hertz理论计算的解析解进行对比,计算分析了有限元法的收敛性和网格尺寸对有限元法计算精度的影响。在此基础上,基于Lagrangian网格描述的有限元接触理论和弹塑性分析的基本准则,根据大功率机车车轮和钢轨的真实几何尺寸,建立了大规模轮轨接触弹塑性有限元模型,轮轨接触区的最小单元尺寸小于1mm,采用并行计算机完成有限元计算,该模型可以考虑接触非线性、几何非线性以及材料非线性问题。基于该有限元模型,本文计算分析了在没有牵引力矩作用时不同横移量,不同轴重,不同摇头角和不同的曲线半径对大功率机车轮轨接触的影响以及在有牵引力矩作用时,不同的牵引力矩和不同的摩擦系数对大功率机车轮轨接触的影响,得出了轮轨接触力和轮轨接触应力场随以上参数的变化规律,为大功率机车轮对国产化研究提供理论依据。

摘要： The focus on rail transportation has shifted in recent years to be a viable alternative to road based means of travel and freight distribution. With a finite stockpile of the world's natural hydrocarbon based fuels and ever increasing road congestion, rail research has become a prime topic of late. In this thesis the focus has been on the wheel/rail contact and the measurement of rail head friction. The initial project was the development of an alternative technique to measure railhead friction. Adhesion loss is a major problem on railways around the world and is common during the autumn, at times for no obvious reason. Currently there are hand-pushed Tribometers which are used by rail networks to periodically measure and record friction on their rails. These devices however, are large bulky items and due to their design can only measure friction over a relatively large distance. However, most adhesion loss problems are caused by localised phenomena. A pendulum tester was chosen as a potentially viable alternative to the Tribometer as it could measure over shorter lengths of track (i. e. 13 cm compared to 3 in as in the case of the Salient Systems Tribometer). The pendulum is also relatively small and hence is convenient to transport. After a series of laboratory and field based tests the pendulum has been shown to match very well with Tribometer and twin-disc data. Friction modifiers are commonly used on railways around the world and are promoted to have many benefits such as reduced fuel consumption, reduced wear and damage to wheels and rails and reductions in operating noise. These products have been adopted in many different countries. It was noticed in the literature that very little study had been done on how the performance of these products is affected by varying atmospheric conditions or levels of railhead contamination. Another aspect of this thesis has been the measurement of one of the leading brands of top of rail friction modifier using a pin-on-disc

关键词： 轮轨   磨损   疲劳   裂纹   塑性变形   磨损量  

摘要： 随着我国重载与高速铁路的快速发展,轮轨由于滚动接触疲劳与磨损引起的失效损伤变得越来越严重,已成为影响铁路运输安全的重要因素。列车速度的提高,促使接触疲劳裂纹更易萌生和扩展。而铁路运量和轴重的增加,钢轨磨损日益严重。所以减轻钢轨损伤的已成为迫切需要研究的重要课题。 本文通过对现场钢轨的损伤分析和JD-1轮轨模拟试验研究,来研究钢轨的损伤行为和材料选用方式。论文讨论了轮轨滚动接触过程中疲劳和磨损的相互作用关系,分析了钢轨损伤的机理;目的在于为高速和重载铁路钢轨材料的选择提供了理论依据。本文取得的主要结果和结论如下： 1、通过对广深铁路现场钢轨的测试分析可知,U75V钢轨具有较高的强度与硬度,但U75V钢轨裂纹扩展消耗能量小,它的裂纹扩展速率要大于U71Mn钢轨裂纹扩展速率,所以U71Mn钢轨抗疲劳裂纹扩展性能优于U75V钢轨,更适合高速铁路铺设使用。 2、JD-1轮轨模拟试验表明,车速越高导致钢轨磨损越轻微,塑性流动减弱。但是车速越高,疲劳裂纹扩展越严重。轴重越大钢轨磨损越严重,塑性流动越强,且出现了较深的沟槽。但随着轴重的增加,磨损表面的微裂纹更容易被较大的磨损量所磨去,疲劳损伤轻微。曲率半径越小,钢轨的磨损量越大,塑性流动增越强,且表面容易出现掉快。 3、模拟实验发现硬度越小的材料,磨损表面的加工硬化程度越强,塑性变形层就越厚。随着材料硬度的增加,疲劳裂纹随之扩展加剧。因为高速钢轨损伤主要以疲劳为主,而U71Mn热轧钢轨有较好的抗疲劳性能,所以U71Mn更适合于高速铁路铺设使用。因为重载钢轨损伤主要以磨损为主,而U75V淬火钢轨有较好的抗磨损性能,所以U75V更适合于重载铁路铺设使用。

关键词： 轨道交通   武汉市   轨道线路   线网密度   线路网密度   武汉   湖北   规划   长远计划  

摘要： 2011年11月18日,从武汉市交通规划设计院获悉,武汉获批的第二轮轨道交通规划,将轨道网线密度增加了一倍。2006年,国家曾批准武汉市第一轮轨道交通建设规划,拟建设轨道线路3条,全长只有70 km;本轮获批的轨道交通规划,是从2010年至2017年的,将建设轨道交通线路7条,新增里程142.6 km,新增投资873.1亿

关键词： 铁路轮轨   噪音   原理及控制  

摘要： 伴随着我国高速铁路建设的快速发展，铁路噪声污染已成为影响人们正常生活的又一噪音污染。因此如何控制铁路轮轨噪声成为大家普遍关注的问题。本文中笔者在分析铁路轮轨噪音原理的基础上，侧重从多个角度对如何铁路轮轨噪声控制措施和技术进行深入的探讨。

关键词： 高速铁路   法国   磁悬浮   轮轨   正点率   法兰西共和国   铁路干线   新干线   TGV   列车最高运行速度   时速   运输化   共同趋势  

摘要： 据国际铁路联盟(UIC)的最新统计,截止到2010年5月,全世界运营中的高速铁路营业里程总长达13414公里,这些线路分布在14个国家和地区。可以说,发展高速铁路已是当今世界铁路发展的共同趋势。高速铁路的优点与成因高速铁路是一个具有国际性和时代性的概念。1985年5月,联合国欧洲经济委员会将高速铁路的列车最高运行速度规定

关键词： 高速动车组   轮轨型面   运行稳定性   非线性临界速度   仿真计算  

摘要： 运行稳定性是高速车辆的重要动力学指标,是保证车辆安全运行的基本要求。轮轨关系对高速车辆稳定性影响重大。本文结合武广高速铁路实际运行情况,从轮轨磨耗、车轮镟修、钢轨打磨以及轮轨接触几何关系等方面对CRH2-300、CRH3高速动车组的稳定性进行了研究。 本文所做的主要工作有: (1)综述了高速车辆稳定性的基本特征以及线性稳定性研究方法和非线性稳定性研究方法,并对非线性临界速度的计算方法进行了总结。 (2)概括了CRH2-300以及CRH3高速动车组转向架的特点,建立了单车动力学仿真模型,并对所建立的模型进行了详细的模型验证。 (3)对车轮的设计型面、磨耗型面、镟修型面和钢轨设计廓形、打磨廓形的几何特征分别进行综合比较分析,研究不同轮轨匹配时的等效锥度、滚动圆半径差、接触角差、轮轨接触点分布的特点。 (4)建立了单轮对运动仿真计算模型,研究不同轮轨关系时的单轮对非线性稳定性。 (5)研究了直线、曲线线路上的不同轮轨接触型面、轮轨接触几何关系、轮轨摩擦系数等因素对CRH3横向稳定性的影响。 (6)对CRH2-300、CRH3分别使用初始激励和实测轨道不平顺激励的两种方法计算非线性临界速度,得出结论:横移小于3 mm时,等效锥度呈减小趋势的轮轨匹配形成超临界Hopf分岔,出现小振幅的极限环运动,两种非线性临界速度方法计算结果相差较大。使用Benchmark标准车辆模型[58]对该结论进行验证。最后,对车轮凹磨后的CRH3的非线性临界速度及其运动特点进行了简单说明。