关键词： 轴箱轴承系统   车轮扁疤   轮轨冲击   模型  

摘要： 车轮扁疤引起的轮轨冲击是造成轴箱轴承系统损伤的常见原因之一,为研究其影响机理,文章将车轮扁疤运动模型模拟得到的冲击载荷引入铁路客车双列圆锥滚子轴承轴箱系统力矩平衡模型,计算不同长度扁疤在实际工况下导致的轴箱轴承系统内部接触变形、偏转与局部极限接触应力,进而评估轴箱轴承系统的疲劳破坏与轮轨冲击接触的关联性。根据计算结果,从轴承使用寿命的角度建议当车速接近300 km/h时,车轮扁疤长度需要限制在30 mm以内。

关键词： 轨道交通   双层非线性扣件   频变特性   刚度   阻尼   瞬态滚动  

摘要： 为研究双层非线性扣件系统频变特性对轮轨动力特性的影响,基于锤击法测得了该扣件系统在100～1 000 Hz内的动刚度;建立了轨道结构有限元模型和轮轨瞬态滚动接触有限元模型,在模型中考虑扣件系统的频变特性,基于轨道结构模型分析了扣件系统频变特性对钢轨振动特性的影响,利用轮轨瞬态滚动接触模型分析其对轮轨动力特性的影响。研究结果表明:扣件系统在垂向、横向和纵向的动刚度随频率增加总体呈现出增大的趋势;扣件系统频变特性导致340 Hz以上钢轨振动更加显著,同时钢轨振动峰值所对应的频率向更高频段移动,340～700 Hz频段钢轨振动响应的变化是频变刚度和频变阻尼共同作用的结果,800～900 Hz频段的变化主要受扣件系统频变刚度的影响;钢轨振动响应的这种变化对小半径曲线段通过频率在340 Hz以上的短波长波磨有较大影响,因此,考虑扣件系统频变特性有益于提高该频段短波长波磨的预测精度;扣件系统频变刚度对轴箱振动加速度和轮轨力的影响较小,其最大值降低了约2%;扣件系统频变阻尼对这两者的影响较大,频变阻尼使轴箱振动加速度和轮轨力在100～470 Hz频段增大,在470～1 000 Hz频段减小;扣件系统频变特性对最大轮轨接触应力影响较小,考虑频变刚度时对应的轮轨接触应力略大,考虑频变阻尼时对应的轮轨接触应力略小。

关键词： 车轮多边形磨损   轮轨纵向互动   轮轨接触力   动态响应  

摘要： 针对车轮的多边形磨损,建立了重载列车轨道三维耦合动力学模型,研究了机车车轮多边形磨损引起的轮轨动力相互作用。在动力学模型中嵌入了低粘着区(LAZ)和防滑控制算法,以分析在正常和低粘着条件下车轮多边形磨损对轮轨纵向和横向相互作用的影响。在两台不同磨损模式的机车上进行了对比试验,包括车轮周向磨损测量和机车振动试验,验证了模型的合理性。在此基础上分析了多边形磨损的动态响应,结果表明车轮多边形磨损不仅会加剧车轮/轨道的垂直力,还会加剧车轮与轨道之间的纵向相互作用。多边形磨损对机车前两轮对与后两轮对的纵向相互作用影响较大。

关键词： 地铁轨道线路   轮轨关系   技术优化  

摘要： 本文围绕地铁轨道线路轮轨关系优化展开研究,针对材料磨损、几何参数适配性及动态响应特性等关键问题,系统分析现状并提出优化策略。在材料性能方面,引入高硬度耐磨合金钢与纳米润滑涂层技术以提升耐磨性与摩擦稳定性;在几何参数优化中,采用动态轨距调节和超高柔性垫层设计以改善几何匹配;在动态响应优化中,通过动态载荷均衡装置与振动调节模块降低应力与振动异常。研究表明,这些技术能够有效改善轮轨关系,提高轨道寿命与运行稳定性,为地铁系统的可持续发展提供技术支撑。

关键词： 车轮多边形   钢轨波磨   摩擦耦合振动   同/异相位   频率相关性  

摘要： 车轮多边形和钢轨波磨作为高速铁路典型轮轨周期性磨耗均会加剧轮轨振动,影响行车安全。为探究极端条件下当车轮多边形和钢轨波磨共存时的相互作用:首先,考虑高速铁路典型轮轨周期性磨耗建立了轮轨系统的有限元模型,探究了具有频率相关性的轮轨周期性磨耗竞争机制;然后,对比研究了具有频率相关性的轮轨周期性磨耗同/异相位接触时的轮轨摩擦耦合振动特性;最后,研究了具有频率无关性的轮轨周期性磨耗相互作用时的轮轨摩擦耦合振动特性。研究发现:在具有频率相关性的车轮多边形和钢轨波磨共存时的极端条件下轮轨系统最不稳定;具有频率相关性的轮轨周期性磨耗处于同相位时会加剧轮轨系统的不稳定,且同/异相位之间轮轨摩擦耦合振动的差距会随着波深的增加而增大;具有频率无关性的轮轨周期性磨耗的振动频率越接近对轮轨系统稳定性的影响越大。

关键词： 轮轨异常磨耗识别   时间序列符号化   余弦相似度度量   特征提取  

摘要： 传统的轮轨异常磨耗检测方法过于依赖于人工经验和理论研究,检测结果容易受主观因素和理论局限性的影响,提出了一种基于符号傅里叶(SFA)-余弦相似度的轮轨异常磨耗识别方法,选取轴箱振动信号作为监测信号并对加速度信号进行时间序列分割处理,将原始时间序列信号分割成若干子序列,以充分捕捉轮轨异常磨耗的时间尺度信息,进而利用SFA时间序列符号化方法将若干个子序列时域信号转换为符号序列,利用TF-IDF词频统计方法对符号序列进行特征提取,结合改进的余弦相似度分类方法完成轮轨异常磨耗的识别。结果表明,该方法可有效识别混合叠加轮轨异常磨耗下的磨耗类型及磨耗程度,其中对叠加磨耗类型的识别准确率可达到97%以上,对叠加磨耗程度的识别准确率可达到92%以上。

关键词： 轮轨故障   轴箱振动加速度   形态学滤波   集合经验模态分解   希尔伯特-黄变换  

摘要： 针对现有轮轨故障诊断装置结构复杂、成本高且实时性差等问题,提出了一种基于轴箱振动加速度响应的轮轨故障诊断方法。首先通过形态学滤波器对轴箱振动信号进行降噪处理,然后运用集合经验模态分解(EEMD)将处理后的信号分解得到若干阶固有模态函数(IMF),再依据能量熵增量的相对大小剔除IMF分量中的虚假分量,对剩余的有效分量进行希尔伯特-黄变换(HHT)得到Hilbert谱。研究结果表明,车辆运行在正常工况与不同类型轮轨故障工况下,轴箱振动加速度的Hilbert谱有显著的差异,因此依据Hilbert谱的特征可有效诊断轮轨故障。

关键词： 钢轨波磨   自激振动   曲线轨道   等效阻尼比   振动频率  

摘要： 目前在进行轮轨间摩擦自激振动分析时,大多选择用轮对-直线轨道摩擦自激振动有限元模型来模拟车辆在曲线上的运行状态,而基于轮对-曲线轨道摩擦自激振动有限元模型的仿真计算较少。基于轮轨间摩擦自激振动导致钢轨波磨的理论,研究了频繁出现在地铁小半径曲线轨道上的波磨现象。使用有限元软件ABAQUS,分别建立轮对-直线轨道与轮对-曲线轨道摩擦自激振动有限元模型,采用复特征值分析法对比2种模型所预测的不稳定振动频率,并研究轨下垫板弹性模量和轮轨摩擦因数对钢轨波磨的影响。结果发现,轮对-曲线轨道模型更容易反映出轮轨接触时所产生的不稳定振动,且在低频方面有更好的表现结果;增大轮轨摩擦因数和轨下垫板弹性模量会导致等效阻尼比绝对值增大,导致钢轨波磨更容易发生。

关键词： 缩尺车轮-环轨   有限元法   短波不平顺   瞬态滚动接触   相似性  

摘要： 为研究WRRB轮轨滚动行为模拟试验台的高频动态模拟特性,利用Ansys/LS-DYNA建立试验轮轨和我国服役轮轨的瞬态滚动接触有限元模型。模型充分考虑轨下离散支承和系统结构高频振动,集成基于罚函数的“面-面接触算法”、轨面不平顺模型、Tγ磨耗模型。对比二者在平顺条件和典型高频激励(轨面单个凹坑和波磨)下的轮轨力、接触应力、钢轨磨耗深度,结果表明,试验轮轨在比例载荷作用下能定量模拟服役轮轨的滚动接触行为,但由于轮轨截面几何、悬挂结构、驱动方式等因素的影响,二者存在以下差异:试验轮轨在零横移时也具有约0.12倍静轮重的横向力,法向接触应力偏低,切向接触应力和钢轨磨耗量偏高;轨面短波不平顺激励下的动态轮轨力偏低,车轮滚出凹坑后轮轨力衰减得更快,波磨引起的轮轨“拍”振不明显,但钢轨磨耗深度平均值和峰-谷值均偏高,有利于实物试验时加速轨面不平顺演变。利用该试验台模拟直线或大半径曲线运行工况时应注意以上差异,并考虑加装车轮悬挂与侧滚装置。

关键词： 轮轨力响应   缓和曲线   低轨侧波磨   关键参数   重载线路  

摘要： 以探究重载线路运行参数对车辆通过缓和曲线低轨侧波磨区轮轨力的影响规律为目的,基于Simpack多体动力学软件搭建了C80车辆-轨道耦合多体动力学模型,利用Matlab生成美国五级轨道随机不平顺,叠加缓圆点前钢轨波磨时域激励作为模型输入,仿真得到在缓圆点处不同波长、波深波磨状态下,缓和曲线长度、曲线半径、超高、行驶速度等关键参数对轮轨力的影响。通过分析一位轮对的轮轨力变化趋势和其最大增长率,发现波磨侧的轮轨力受波磨影响较大;无波磨一侧轮轨横向力受波磨的影响比垂向力大;曲线参数中,各指标最大增长率均随速度的增加而下降;除高轨侧轮轨横向力外,其余指标均随曲线半径的增大而减小;缓和曲线长度和超高的变化,对各指标最大增长率没有明显的降低作用,甚至随着运行参数的增加,指标最大增长率反而增加。