关键词： 轮轨接触   应变   有限元分析   无线通讯  

摘要： 列车轮轨接触力的连续、实时与准确测量是实现车辆运行安全性，平稳性与舒适性监测及评估的重要手段。本文基于有限元方法，建立了轮轨接触模型，分析得到了轮辐应变与轮轨接触力的数学关系。基于应变片惠斯通电桥与蓝牙无线通讯技术，设计并开发了轮轨力无线遥测系统，该系统包括下位机硬件与软件、上位机数据采集分析软件。通过汽车轮毂应变测量与碰撞台车轮辐应变测量轮轨力验证了该遥测系统的可行性与准确性。对比目前普遍使用的测力轮对方法，不需要加工专门的轮对，可实现轮轨力的原位测量，具有成本低、实施方便等优点。

关键词： 重载机车   车轮疲劳损伤   车轮多边形   车辆-轨道耦合动力学   损伤指数  

摘要： 为了研究重载机车轮轨接触损伤问题,建立重载列车-轨道三维耦合动力学模型,研究车轮多边形与多种轨面摩擦条件下的机车轮轨系统动态相互作用行为.在此基础上,建立基于轮轨系统动力学响应的车轮踏面疲劳损伤预测模型,研究制动工况和轮轨接触表面变摩擦条件下车轮多边形磨耗对车轮表面磨损的影响.结果表明:严重的车轮多边形磨耗不仅加剧轮轨动态相互作用,也会增大轮轨接触界面磨耗损伤;在干燥接触条件下,车轮多边形会加剧车轮踏面疲劳损伤,车轮多边形导致机车第1位轮对和第4位轮对的损伤指数波动范围较正常车轮损伤指数的波动范围增大19.59%和39.43%;在低黏着接触条件下,车轮多边形会加剧车轮磨耗,车轮多边形导致轮轨蠕滑力波动增大5.85倍,使得机车第1位轮对和第4位轮对的磨耗数波动范围增大6.44倍和6.22倍.

关键词： 高速铁路   车线模型   线路平面参数   安全平稳性  

摘要： 基于建立的动力学仿真模型,采用车线动力学分析方法探讨了速度为400 km/h、450 km/h和500 km/h轮轨高速铁路的主要线型指标,确定了满足安全性、舒适性和轮轨动力性能条件下,平面曲线半径以及超高与行车速度的匹配关系。结果表明:(1)行车速度为400 km/h时,最小曲线半径一般情况可取8 500 m,困难情况取7 500 m;450 km/h时,最小曲线半径一般情况可取11 500 m,困难情况取9 500 m;500 km/h时,最小曲线半径困难情况取12 000 m;(2)400 km/h与450 km/h速度条件下,越接近均衡超高,行车的安全性指标与横向舒适度评价结果越好,适当的欠超高情况下,行车的轮轨动力响应评价结果更优。

关键词： 高速铁路   钢轨波磨   轮轨作用   仿真分析  

摘要： 我国部分高铁线路上出现了由钢轨打磨引起的钢轨波磨现象,降低了乘坐舒适度,严重影响了车辆运行的平稳性及安全性。针对我国高速铁路的车辆和轨道特点,建立了车辆-轨道耦合动力学模型,并基于轮轨滚动接触理论及材料摩擦磨损原理,以不同波长钢轨表面初始周期性不平顺作为激励,分析研究了高铁钢轨波磨的演化特征。结果表明:由于轮轨系统的耦合振动作用,即便钢轨表面无初始周期性不平顺,随着列车通过次数的增加,钢轨表面依然会形成钢轨波磨;钢轨表面有初始周期性不平顺时,与其他波长相比,在速度300 km/h条件下70 mm波长产生的振动频率1 190.5 Hz与轨道垂向Pinned-Pinned振动频率1 200 Hz十分接近,钢轨波磨会快速发展;即使打磨形成的钢轨表面初始周期性不平顺存在差异,但当列车的通过次数达到一定数量后,最终钢轨波磨的波长均会趋向于某一固定波长范围63~72 mm,该固定波长与轨道结构固有的振动频率和列车的运行速度有关。

关键词： 轮轨异常磨耗   踏面凹磨   车轮多边形   振动特性  

摘要： 轮轨异常磨耗是引起车辆振动响应异常的重要原因,其中踏面凹磨和车轮多边形是最常见的动车组(EMU)磨耗形式。为研究某型动车组在踏面磨耗和车轮多边形下的振动响应规律,建立了非线性车辆动力学模型,采用短波分量与轨道谱叠加生成轨道不平顺,利用磨耗参数生成不同磨耗程度的踏面文件,研究了不同组合工况下的振动响应规律。仿真结果表明:车轮多边形的波深对车辆系统各层级的振动响应作用显著,随着车轮多边形阶数的增加,各层级的频域响应幅值先增加后减小,当阶数为7时,幅值达到最大值;踏面凹磨对各层级垂向频谱分布影响较小,对构架层横向频谱分布影响显著。随着磨耗程度的加深,构架横向主频向右偏移,其6~30 Hz频带响应幅值增加明显;车轮多边形阶数与波深对动车组各层级的垂向振动传递率影响不显著,悬挂系统对高于2 Hz的频带有良好的衰减作用。

关键词： 轴箱轴承   轮轨激励   振动特性   内圈故障  

摘要： 高速列车运行过程中,轮轨复杂激励会对轴箱轴承的动力学行为产生不可忽视的影响.首先利用UM(universal mechanism)软件建立车辆-轨道动力学模型,在对车辆模型进行稳定性、平稳性和安全性验证的基础上,获取了复杂激励下轴箱轴承所受的垂向、纵向和横向载荷;然后,通过Solidworks软件和ADAMS软件建立了轴箱轴承内圈剥离故障动力学模型,通过与滚振实验台轴箱轴承实验对比,验证了所提模型的准确性.通过动力学仿真分析可知,轴箱轴承故障侧的滚子与内圈接触载荷大于非故障侧与正常轴承,故障侧保持架的振动大于非故障侧与正常轴承,内圈故障冲击加剧了轴承保持架与外圈的质心波动.最后,进一步对比考虑轮轨激励下与定载荷下故障轴承仿真结果发现,受轮轨激励的影响轴承内部各个元件间的接触载荷显著增大,轴承保持架与外圈质心运动轨迹盒维数显著增大.研究成果对揭示实际工况下高速动车组轴箱轴承内部元件振动特性规律具有重要意义.

关键词： 轮轨切向接触   FASTSIM   非赫兹算法   计算精度   计算稳定性  

摘要： 为简化轮轨接触切向计算,基于FASTSIM算法和TRIAL算法提出了一种新的非赫兹切向算法。考虑到FASTSIM算法中不真实的抛物线边界,提出的算法采用椭圆接触边界,显著提高了切应力的计算精度,解决了非赫兹接触条件下蠕滑力不饱和的问题。以CONTACT模型为参考,通过大量轮轨接触工况,验证了提出模型的计算精度、效率与稳健性。该模型可以被进一步应用于车辆-轨道动力学与轮轨损伤计算中。

关键词： 高频振动   板式轨道   边界元法   声辐射   轮轨噪声  

摘要： 为了探究高频振动下无砟轨道的轮轨噪声,进行轮轨耦合动力学分析,利用结构导纳结果与轨道不平顺求解频域下竖向轮轨力,将此力作为外部激励求解车轮与轨道有限元模型的振动响应,然后将此振动响应作为声学边界条件并利用边界元法得到轮轨的结构噪声辐射。研究表明,轮轨噪声主要集中在100~4000 Hz,在2500 Hz以下时,钢轨对总噪声的贡献量最大,在2500~4000 Hz时,车轮的贡献量最大,且列车行驶速度增大,轮轨的最大声压级也逐渐增大;在低频和高频时钢轨质量对轮轨噪声有影响;扣件垂向阻尼越大,轮轨的最大声压级越小。

关键词： 轨道交通   安全性   稳定性   发展趋势   轮轨关系  

摘要： 现代轨道交通主要是以轮轨接触的形式完成运输。车轮和轨道均采用钢制结构,轮轨之间的关系决定了轨道交通运输的安全性和稳定性,所以轮轨关系向来是众多学者的研究重点。本文梳理了目前轮轨关系研究的进展情况,深入分析了目前学者集中研究的热点问题,提出了目前研究存在的问题,并对轮轨关系的发展趋势做了展望。

关键词： 二维柱塞泵   空间凸轮机构   B样条   遗传算法   多目标优化  

摘要： 空间凸轮机构作为二维柱塞泵实现二维运动的关键机构,其从动件运动特性决定了二维柱塞泵的工作特性。以5次B样条曲线作为无停歇运动规律的过渡曲线,建立其数学模型,使用多目标遗传算法以最大无因次速度和加速度作为优化目标对运动规律进行多目标优化,获得Pareto解集。优化实例结果表明,5次B样条曲线作为无停歇运动规律的过渡段,可以构造出高阶连续且可调的无停歇运动规律,多目标遗传算法可实现对B样条过渡段的多目标优化,获得凸轮综合性能良好的运动规律。