关键词： 轨道交通   声屏障   声子晶体   隔声性能   带隙特性  

摘要： 我国轨道交通的基础建设已得到快速发展。随着新版《中华人民共和国噪声污染防治法》的实施,轨道交通对于沿线声环境的污染防治也将成为后期重点关注的问题之一,因此有必要提高轨道交通重要降噪设备声屏障在隔声性能方面的要求;针对轨道交通轮轨噪声的频段范围,基于Bragg带隙机理提出了三种针对轨道交通轮轨噪声的新型的二维气-固声子晶体型能带结构设计方案,分析了三种设计方案对应的带隙特性,并通过声传递损失评价了三种设计方案的隔声效果。研究表明:结合声子晶体理论设计的能带结构排布方式,能够对特定频段内的轮轨噪声形成高效的阻隔;通过合理设计散射体的布置形式和几何参数,可进一步实现特定多频段的有效隔声;将提出的方案应用于声屏障设计,能针对性地提升声屏障的隔声性能。

关键词： 高速列车   轮轨激励   制动盘   热机耦合   温度场   磨损  

摘要： 为了研究轮轨激励对制动盘温度场分布及闸片表面磨损的影响,建立了高速列车动力学模型。通过动力学仿真,得出紧急制动工况下制动盘垂向和横向振动幅值;将振幅作为输入条件,导入制动盘热-机耦合有限元模型,分析有、无轮轨激励时制动盘径向、轴向和周向各节点的温度变化规律。基于制动盘热-机耦合有限元模型,结合Umeshmotion磨损子程序,对闸片表面进行ALE车轮非线性临界速度网格自适应处理,实现闸片表面磨损深度的计算,并对比分析有、无轮轨激励对闸片表面磨损深度的影响。仿真结果表明:与无轮轨激励相比,在轮轨激励下制动盘径向、轴向和周向各节点温度降低,且周向各节点在同一时刻达到最高温度,径向和轴向各节点达到最高温度的时间缩短;闸片表面径向和周向各节点的磨损深度增大,加剧了闸片表面的磨损,减少其使用寿命。研究结果可以为更加精准地预测闸片使用寿命提供一定的参考。

关键词： 轮轨增黏   撒砂模拟装置   撒砂效果   颗粒喷射速度   颗粒利用率  

摘要： 轮轨界面撒砂增黏作为保障列车安全可靠运行的重要手段,是一个动态复杂的过程,涉及颗粒从撒砂装置加速后的喷射行为、喷射后砂颗粒进入轮轨界面的弹射行为、破碎后增黏及摩擦磨损行为。基于列车运动中轮轨的相对运动关系,设计研发1∶1全尺寸列车轮轨增黏撒砂过程模拟装置,构建撒砂过程可视化检测分析技术,实现不同列车速度(0~120km/h)、横风速度(0~15 m/s)、撒砂器类型、喷嘴安装位置、增黏颗粒特性、撒砂参数等多参数下列车轮轨增黏撒砂过程的真实模拟与检测。利用文丘里撒砂器进行砂颗粒喷射行为与颗粒利用率试验,结果表明,在无横风条件下,砂颗粒的喷射轨迹基本呈现锥状,随砂颗粒粒径增大,颗粒喷射速度呈现降低趋势,喷射过程中随流性变差,更难进入轮轨界面,降低砂颗粒利用率;随着横风速度增大,砂颗粒喷射轨迹的最大偏移角度也逐渐增大。未来可利用研发设计的列车轮轨增黏撒砂过程模拟装置与检测技术进行列车增黏撒砂影响因素与关键参数的研究,为现场列车撒砂增黏性能优化提升和制定撒砂增黏技术标准提供关键支撑。

关键词： 高速磁浮系统   高速轮轨系统   技术参数   功能区   自振频率   固定闭塞   时延  

摘要： 高速磁浮是利用电磁力将车辆悬浮于导轨上,利用直线电机驱动列车前进的铁路系统,其悬浮导向系统、轨道梁系统、牵引运控系统等与高速轮轨有着显著区别。通过线路工程、轨道工程、桥梁工程、隧道工程及牵引供电工程、运行控制工程、无线通信工程等方面,对比分析了高速磁浮与高速轮轨主要技术参数,以期为高速磁浮工程设计与技术研究方向提供参考。研究结果表明:高速磁浮对轨道结构精度、平顺性,桥梁频率、变形以及隧道内车辆气密性提出了更高的要求,设计时要求桥梁一阶竖向自振频率不小于1.1倍列车通过频率;此外,高速磁浮采用地面控制、固定闭塞方式,1个分区只能有1列车运行,其信号控制、无线通信与牵引供电三子系统间耦合更为紧密,对车地无线通信数据传输性能提出了更高的要求,牵引定位数据时延要求不大于5ms。

关键词： 高速铁路   钢轨磨耗   轮轨型面匹配   车轨系统动力学   轮轨接触  

摘要： 为分析某运营速度250 km/h高速铁路直线区段的钢轨磨耗情况及其与轨道几何不平顺共同作用下对轮轨匹配特性的影响,建立车轨系统动力学模型,结合非Hertz轮轨滚动接触理论,对比了实测磨耗轮轨型面匹配时,轮轨静态接触的接触点分布、等效锥度以及动态轮对横移量、接触斑面积和最大接触应力的分布特征及其与CHN60&LMA型面匹配时的差异,进一步研究轨道几何状态对钢轨磨耗区段轮轨接触特性的影响。研究结果表明:磨耗钢轨型面左右股光带宽度和垂磨量均存在差异,左右股钢轨型面对称性差;钢轨磨耗导致轮轨接触点分布较为分散,在轮对横移量较小时,等效锥度较大,在轮对横移量较大时,等效锥度较小;轨道几何不平顺作用下磨耗钢轨型面左股钢轨接触斑面积大于右股钢轨,左股钢轨最大接触应力小于右股钢轨,仿真计算结果与现场测试情况一致;与采用CHN60型面相比,采用磨耗钢轨型面轮对的对中能力较差,左右股钢轨接触斑面积减小量的95%分位数约为90 mm^(2),最大接触应力增加量的95%分位数约为800 MPa和900 MPa,轮轨接触状态不良;应及时开展直线段左右股钢轨光带差异较大、钢轨廓形对称性较差区段钢轨打磨工作,以改善钢轨服役状态,保障轮轨良好匹配。

关键词： 轨道电路   轮轨电阻   等效模拟装置   影响分析  

摘要： 轨道电路是实现轨道车辆占用监测及通信的铁路信号重要组成部分,对行车安全具有十分重要的意义,其中轮轨电阻对轨道电路性能的影响是一个重要的方向。设计一系列基于滚动试验台的轮轨电阻测量实验,通过对行车中多种常见干扰因素如测量参数、轮重、走行速度和轨道状态等进行对比测试,研究其对轮轨电阻的影响。当电压增大、轴重增大、锈蚀越少、车轮踏面粗糙度越高、轮轨间油污减少时,轮轨电阻随之降低,分路效果变好。

关键词： 分形函数   直接耦合法   粗糙表面   轮轨滑动接触   热响应  

摘要： 利用W-M分形函数,建立考虑钢轨表面粗糙的二维轮轨弹性接触模型,进而引入温度对材料参数和摩擦系数的影响,采用直接耦合法模拟车轮以1 m/s速度沿钢轨滑动45 mm,阐明粗糙表面的轮轨滑动接触热响应的特性。利用Hertz理论验证了有限元接触算法的精确性,在此基础上研究了表面廓形影响下的接触应力随分形函数自变量维数D和尺度系数G变化的规律,验证了有限元模型模拟粗糙表面的可靠性。研究结果表明:粗糙表面对轮轨温度场分布特点没有影响,但会引起轮轨表面温度和温升过程的波动;车轮最高温度相差4℃,钢轨最高温度相差10℃,且车轮最高温度更高;车轮和钢轨表面的温度波动受D和G的控制,但影响规律存在差异:钢轨表面温度随D和G的改变线性变化,而车轮表面温度变化未体现类似的线性关系。因此,可借助轮轨表面粗糙度特征对钢轨温度波动进行合理预测。

关键词： 铁路隧道   轻质装配式明洞   轮轨振动   气动荷载   列车交会   动力学  

摘要： 根据铁路隧道洞口地形特征,设计了一种轻质装配式明洞,采用有限元软件建立了列车轮轨振动与气动荷载耦合模型,分析了高速列车通过时明洞结构响应情况。结果表明:随着接长明洞长度的增加,明洞应力、动变形和振动加速度均减小;在接长明洞长度小于50 m时明洞应力、动变形、振动加速度降速较大。随着距轨面高度的增加,明洞结构的应力和动变形增大,距轨面高度大于6.5 m后应力和动变形的增速变大。列车交会位置对明洞应力和动变形有影响,对振动加速度影响不大。在轮轨振动与气动荷载耦合作用下,明洞应力、动变形及振动加速度均较小,结构处于安全状态。

关键词： 动力轮对   转子系统   有限元   弯扭轴模态   轮轨接触弹性  

摘要： 轮对柔性、旋转陀螺效应及其约束弹性是准确评估高速运行环境下动力轮对转子系统振动特性的关键。为此,系统开展了轮轨接触弹性约束下典型高速列车动力轮对转子系统的弯曲-扭转-轴向振动特性研究。首先,采用铁木辛柯柔性梁转子有限元理论建立了高速列车动力轮对转子系统的弯扭轴动力学方程,并分别采用刚度影响系数法和能量法推导了一种可以反映等效圆锥车轮踏面与钢轨接触特性的线性化轮轨接触单元;然后,编制了相应的MATLAB计算程序,并与建立的等效ANSYS模型作对比,验证了自编程序的正确性;其次,基于自编程序设计了四种模态模型,即弯曲模型、弯扭模型、弯轴模型和弯扭轴模型,详细对比分析了四种模型振动特性的异同和参数影响规律;最后,讨论了几种典型外部激励下动力轮对转子系统的共振稳定性。结果表明:弯扭轴模型的模态结果能够涵盖其他三种模型的所有模态信息,且模态数据保持一致;由轮轨接触刚度导致的轮对约束弹性(即支承刚度)在纵向和垂向差异显著,使轮对转子系统的1阶和2阶正涡动弯曲模态推迟出现在更高阶固有频率段,且相应的涡动轨迹呈现明显的扁平状;所讨论的典型外部激励中存在较多的能够诱发动力轮对转子系统发生共振的激励频率,尤是车轮损伤故障激励。

关键词： 重载铁路   轨距杆   数值计算   轮轨动力学性能   小半径曲线   轮轨磨耗   车辆轨道耦合动力学  

摘要： 为探明轨距杆对重载铁路小半径曲线轮轨动力学性能影响,基于车辆-轨道耦合动力学理论,分析了机车以 70 km/h的运行速度通过R300 m曲线时的轮轨动态相互作用和轮轨磨耗,系统对比分析了运行速度、曲线半径和轨距杆对机车通过小半径曲线时钢轨跨中轨距动态扩大量和轮轨磨耗数,进一步研究了轨距杆的布置间距对线路横向稳定性的影响.仿真结果表明:轨距杆能够加强轨道轨距保持能力并减小曲线外侧钢轨翻转角;相比未安装轨距杆的曲线,安装了轨距杆的曲线其内侧钢轨的接触点更靠近曲线内侧;机车通过有无轨距杆的小半径曲线时的轮轨磨耗数和轨距动态扩大量均随着曲线半径减小和运行速度增大而增大;增大轨距杆布置密度可以有效增强线路轨距保持能力,当轨距杆布置间距由 4 个轨跨减小至 3 个轨跨时,轨距动态扩大量将降低 36.3%.