关键词： 铁路交通   轮轨接触系统模型   阻尼结构   参数优化  

摘要： 列车经过不同半径的曲线轨道时，轮轨间会产生复杂的接触过程，进而引起曲线啸叫噪声，对铁路沿线的居民生活造成了极大的干扰。为避免轨道交通发展引起的噪声污染，需要探寻曲线啸叫噪声的产生机理，并针对其特性来研究相应的抑制措施来降低噪声的影响。\n 轮轨接触面上蠕滑量和接触力变化引起的摩擦力的改变会对车轮和钢轨造成激励，使得轮轨接触系统会产生非稳态响应，造成曲线啸叫噪声，而车轮阻尼处理可以很好地抑制车轮轮辐表面的轴向振动，具有实施简便，结构简单等特点，对于曲线啸叫噪声具有较好的抑制作用。因此本文针对轮轨接触的特点，在已有摩擦系数计算模型的基础上重新进行参数设置，使其能反映接触面状况的影响，并在此基础上建立轮轨接触系统模型，针对车轮动力学特性及轮轨接触参数对该系统稳定性的影响进行研究。通过理论计算和锤击试验对车轮阻尼结构进行设计，搭建轮轨滚动试验台对轮轨接触系统模型进行验证，并对设计的车轮阻尼结构进行阻尼效果评测。\n 为分析轮轨间相对滑动速度及接触面湿度、润滑状况对摩擦系数产生的影响，基于De Beer摩擦系数理论模型，对其参数进行了重新设置，并与经典摩擦系数模型进行比较。采用皮带—滑块模型模拟列车过曲线时产生的自激振动，建立轮轨横向接触系统单自由度动力学方程，用新型摩擦系数模型对轮轨接触面上的摩擦力变化进行计算，用相平面法对动、静摩擦系数以及横向蠕滑量对该自激振动系统的稳定性影响进行分析。\n 利用有限元法和模态试验法建立车轮动力学模型，在考虑钢轨断面变形和轨下结构影响的基础上建立钢轨动力学模型，并结合轮轨横向接触关系建立轮轨接触系统模型。根据Nyquist判据对车轮模态特性与该系统稳定性之间的关系进行分析。通过轮轨横向偏移量和接触角确定出接触点的位置，通过轮轨冲角确定出横向蠕滑量，并在不同轮轨接触位置改变横向蠕滑量来进行轮轨接触系统稳定性分析。调节车轮模态阻尼比，分析轮轨接触系统在踏面接触和轮缘接触两种情况下的稳定性。\n 基于理论计算和试验测试对车轮阻尼结构进行了设计。利用基于梁结构的复刚度法来分析阻尼材料特性参数以及阻尼结构几何参数对车轮阻尼结构性能的影响，并与有限元复模态法分析结果进行对比，确定出阻尼结构的材料和尺寸参数。通过锤击试验来研究阻尼结构层数和粘贴位置对车轮阻尼结构性能的影响。\n 为验证轮轨接触系统模型的分析结果以及车轮阻尼结构的性能，设计并搭建1/3缩小比例的轮轨滚动接触试验台。用轨道轮代替轨道，车轮试件考虑轮缘位置的影响，通过车轮带动轨道轮转动来模拟轮轨接触过程。测试信号的传输采用一个自行设计的防导线缠绕传输信号导通器，使导线在自由旋转时不发生缠绕，稳定传输电信号。调节轮轨接触位置和横向蠕滑量来对动力学模型进行原理性验证，并测试车轮在安装阻尼结构后对曲线啸叫噪声的影响。

关键词： 轮轨作用   ANSYS   钢轨养护  

摘要： 本文基于轮轨作用有限元示意图,利用ANSYS大型有限元分析软件计算轮轨接触应力,并得出钢轨的疲劳伤损和磨耗伤损的主要表现,并在此基础上提出了钢轨的几点养护方法和策略,以期待对我国铁路部门的钢轨保养提供有益的帮助。

关键词： 摩擦   蠕滑力   自激振动   轮轨   钢轨波磨  

摘要： 基于Brockley轮轨系统的摩擦自激振动引起钢轨的磨耗型波磨的理论,建立了车辆稳态通过小半径曲线时由轮对-钢轨-轨枕弹簧组成的系统有限元弹性振动模型,在模型中假设轮轨蠕滑力饱和且等于法向力与摩擦系数的乘积,应用有限元软件ABAQUS分析该模型的运动稳定性。计算结果显示,当摩擦系数μ>0.28时,轮轨系统在饱和蠕滑力作用下存在很强的自激振动趋势。这种自激振动可能是引起小半径曲线线路上内轨短波波磨的原因。研究了轨枕支撑弹簧刚度和阻尼对钢轨波磨的影响,发现较软的轨枕支撑弹簧刚度和合适的轨枕支撑阻尼可以抑制曲线线路上内轨的短波波磨。研究也发现,把离散轨枕弹簧支撑改为连续弹簧支撑,仍然不能完全消除这种磨耗型钢轨波磨。

关键词： 智能建筑   滑行   轨道   可移动   旅游城市   车轮   设计人员   建筑公司  

摘要： 安道尔森尼斯是挪威一座著名的旅游城市，每年夏季都有大量游客涌来，因此城市也面临继续扩张的问题，不过，瑞典建筑公司杰格纳法尔特米尔顿近日则为该城市提供了另外一种选择。该公司设计了一个可自由配置的城市，其建筑都装有轮子，可在列车轨道上滑行，这一设计赢得了安道尔森尼斯城市规划方案三等奖。设计人员称，这一方案利用了城市现存的铁路系统——当年，

关键词： 弹塑性变形   列车轮轨   非赫兹型接触   粘着蠕滑分析  

摘要： 随着高铁及重载列车的广泛应用,轮轨接触关系发生了一系列的变化。轮轨中的弹塑性变形、水介质等界面流体、表面微观形貌、接触温升等因素对轮轨接触关系的影响越来越明显,轮轨大多处于非赫兹型接触状况中。经典的赫兹型轮轨接触模型的局限性日益明显,发展非赫兹型轮轨接触理论模型具有十分重要的意义。本文的工作主要包含以下三个方面:\n (1)针对轮轨弹塑性滚动接触,建立弹塑性滚动接触蠕滑率/力理论分析模型。与经典弹性粘滑理论模型对比后,发现轮轨表面下塑性变形使得相同蠕滑率下牵引力较小,并且轮轨滚动接触临界蠕滑率变大。轴重及摩擦系数均会增加粘着区尺寸及临界蠕滑率。轴重对接触斑内粘着区尺寸及临界蠕滑率的影响近似成线性关系。摩擦系数对轮轨粘着行为的影响更为明显,并表现出一定的非线性关系。\n (2)建立存在界面流体时轮轨滚动接触低粘着流--固耦合分析模型。通过对速度、轴重、表面粗糙度、表面微观形貌导向及接触温升等因素的数值分析发现如下规律:速度导致粘着系数明显降低,是导致轮轨粘着系数降低的主要因素之一;实际轮轨接触中,温升是导致随着轴重增加粘着系数反而降低的主要因素之一;对轮轨表面微观形貌的影响分析必须基于瞬态模型,高速滚动时纵向形貌对应的粘着系数最小,横向形貌对应的粘着系数最大,低速滚动时规律相反。\n (3)利用双盘滚动实验设备研究低速时轮轨表面微观形貌导向对粘着系数的影响规律,实验结果充分证实了理论分析所得到的规律。

关键词： 直线电机轮轨交通   直线电机   感应板   气隙   轨道不平顺   曲线通过动力特性   行车动力性能  

摘要： 直线电机轮轨交通采用直线感应电机牵引,轮轨系统支撑与导向。直线电机与感应板之间的气隙(简称为气隙)对行车动力性能具有重要影响,其值必须保证在毫米级的精度范围内,通常为8至12mm。线路平顺性、特别是感应板高度变化等均会对气隙大小产生影响,从而影响直线电机牵引效率及行车安全性。因此,直线电机与感应板气隙变化规律以及线路平顺性对其的影响等问题的研究对直线电机轮轨交通系统线路轨道结构设计及养护维修等具有重要理论意义和工程实用价值。 本研究从广州地铁四号线直线电机与感应板气隙和轨道不平顺检测分析入手,首先分析了静、动态气隙变化规律、统计特性以及轨道不平顺状况。其次,利用所建的动力学模型依次分析了直线地段和曲线地段气隙以及轨道不平顺对系统动力响应的影响。最后,在实测轨道不平顺基础上,探讨了直线电机轮轨交通站台与列车间空隙的合理取值。本研究旨在加深对直线电机轮轨交通系统磁轨气隙变化规律以及其对系统动力响应影响的认识,从而为直线电机轮轨交通线路的轨道结构设计和养护维修等提供理论依据和参考。 本文主要的研究内容包括： (1)在广州地铁四号线直线电机与感应板气隙静态检测的基础上,分析了四号线感应板高度的变化规律及引起的原因。 (2)在广州地铁四号线直线电机与感应板气隙动态检测的基础上,分析得到了气隙动态变化规律、分布特征以及频率特性等。并与静态检测结果进行了对比分析,提出了动静结合的检测方法。 (3)对广州地铁四号线轨道不平顺检测数据进行了分析,得到了直线电机轮轨交通轨道不平顺特征。结果显示,四号线轨道整体轨道平顺性状况良好,特别是高低不平顺控制的较好,其峰值均没有超过I级管理限值12mm,因而能很大程度上减小轨道平顺性对气隙的影响。与美国轨道六级谱的对比表明,四号线轨道不平顺峰值和美国五级谱相当,而区段整体轨道不平顺质量指数要优于美国六级谱。 (4)应用所建模型分析得到了直线地段垂向电磁力和轨道不平顺对系统动力响应的影响规律。并对随机不平顺激励下,系统动力响应的频率分布特性规律进行了分析。结果表明,垂向电磁力对轨道结构振动位移和车体加速度影响较小,对轨道结构振动加速度具有较大影响,对轮轨垂向力的最大影响在10kN以内。提出了直线电机轮轨交通高低不平顺极限值应控制在12mmm内。轨道高低不平顺保养限值宜控制在4mm以内,此时气隙变化可控制在±2mm内,从而保证直线电机的具有较高的工作效率。 (5)应用所建模型分析了直线电机车辆曲线通过动力性能,得到了曲线地段气隙变化规律、直线电机车辆曲线通过动力特性以及线路平顺性对行车动力性能的影响规律。并提出了曲线地段直线电机与感应板气隙变化的解析公式,可用于分析线路曲线参数对气隙变化的影响。 (6)应用所建模型分析了不同线路状态、不同运行速度等条件下车辆各方向运动情况,以直线地段和曲线地段车体动态偏移量为基础,研究了站台与车辆间空隙的合理取值。结果表明：直线地段车站站台和车辆气隙可取为75-80mm,较目前采用的1OOmm,可以减少20-25mm。曲线地段车辆限界值至少可以比目前采用的限界值减小15mm左右。曲线地段站台半径宜取为1000m。与传统的车辆限界计算方法相比,本方法能更为准确地反映车体的最大动态横移量,从而为确定站台与车体间空隙的合理取值奠定基础。

关键词： 人机界面   智能手机   车轮外形测量仪   等效锥度  

摘要： 智能仪器是含有微型处理器的测量仪器(或系统),近几年使用PDA或智能手机作为数据处理系统后,在便携性方面取得了长足的进步。但由于多方面的原因,在人机界面及数据深层处理等方面存在一些不足,为此论文针对便携轮轨仪器开展了如下研究： 首先,研究了智能手机的发展现状,2010年的智能手机硬件资源(CPU主频1GHz,3MB二级缓存,内存RAM488MB+ROM512MB),已和1996年的PC机相当;其软件资源完全能满足在智能仪器的需要;因此,智能手机如果和可提供蓝牙或WIFI接口的传感器(或数据采集子系统)结合,就可组成完整便携带的智能仪器或系统。 其次,针对车轮外形测量仪的软件设计进行研究,通过对用户需求的详细分析,认为轮轨外形软件要具有如下特点：快速测量与计算、在界面上以较大比例显示测量曲线,便于测量人员判断;现场查看历史数据等。在对系统数据管理方面对比了文件管理和数据库管理两种方式的优缺点,结果表明针对本车轮外形测量仪,利用文件管理方式更为合理。 再次,在对等效锥度的内涵与计算方法进行深入研究的基础上,确立了一种可靠的等效锥度的算法。通过平移、差值等方法把轮轨数据放置于同一坐标系下,循环查找轮轨之间最小距离值,利用在基数增加的方法累计侧滚角,得到与轨接触点处车轮的半径,从而可计算出不同横移量下的等效锥度值。 应用上述研究结果,编写了完整的软件,在主频624MHz、Windows CE操作系统的智能手机上运行,测试结果表明：轮轨外形测量仪软件系统新增加了浏览历史数据的功能;更重要的是可在5秒内获得等效锥度值。多次测试表明仪器软件设计合理,运行中没有死机、速度慢、内存泄露等现象。

关键词： 轮轨设备   自动行走   控制算法   PID   速度   距离  

摘要： 针对某种轮轨设备实现任意设定行走距离自动平稳走行到位的实际需求,分析该设备行走液压系统的驱动原理和行走过程规律。以PID控制理论为基础,提出具有距离和速度两套PID闭环的轮轨设备自动行走控制算法,给出符合预设速度变化的行走驱动液压泵控制电流,以实现轮轨设备的行走自动控制需求。通过试验,证明该算法不但可以保证设备平稳地自动行走到位,还可以保证较高的停车精度。

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： 高速列车动力学   轮轨关系   非线性分析   视景仿真   虚拟现实  

摘要： 我国高速铁路进入快速发展时期,确保高速动车组安全高效运行,是一项重要的研究工作.系统仿真是一种以计算机和仿真系统软件为工具,对现实系统或未来系统进行动态试验研究的理论方法,依据高速列车运行仿真视景系统的设计要求,建立模拟高速列车运行的数学模型,构建对象的三维模型,再现列车运行状态的真实效果,显示观、经济、安全、实验周期短等优点. 本文建立了单轮对的动力学方程并求其数值解,基于OPENGL、Vega Prime开发了高速列车轮轨关系三维动态模拟系统,将轮轨的接触形态以三维视景的形式展示,模拟出列车轮对的运动情况,有一定的理论和现实意义. 本文共五章,第一章介绍高速列车轮轨系统的基本概念及轮轨滚动接触理论和空间轮轨接触儿何关系.第二章介绍轮轨滚动接触理论和空间轮轨接触儿何关系,设计迹线法的程序实现流程,第三章对单轮对在直线轨道上的运动建立非线性动力学方程并计算,展示出轮轨非线性作用关系的形态特征.第四章设计三维轮轨几何接触计算程序contact并结合三维视景程序的结果计算单轮对运动的微分方程.第五章利用更完善的虚拟现实技术开发高速列车轮轨关系三维动态模拟系统,显示直观的轮轨接触计算机三维视景效果.最后总结论文内容并展望有待继续解决的问题.