关键词： 轮缘/轨矩角润滑   激光表面微造型   分布率   正交试验设计   摩擦系数  

摘要： 针对轮缘润滑在改善轮缘磨耗和钢轨侧磨的同时容易造成轨道污染和润滑脂大量浪费的问题,拟在钢轨轨距角表面制备激光微造型,探究激光微造型技术应用于轮缘/钢轨轨距角润滑的可行性.用TY-FM-20S多工位带旋转光纤激光打标机在钢轨试样表面制备了不同分布率的矩形、圆形、菱形激光微织构,利用大滑差在MMS-2A摩擦磨损试验机上模拟地铁车辆通过小半径曲线路段,并开展不同喷涂油量的轮缘/轨距角润滑模拟试验,引入正交试验设计对试验和结果进行分析,结果表明:涂油量对轮缘润滑效率的影响最大,其次是微造型分布率,而微造型形貌影响最小.利用正交试验分析法中直观分析法与方差分析法进一步得出,当采用菱形形貌、分布率为5.25%(40个形貌)及0.2 mL喷涂油量时润滑效率最优,即,合适的激光微造型形貌与分布可以显著改善轮缘润滑效率.

关键词： 铁路车辆   磨耗型踏面   车轮多边形   接触算法   半赫兹接触  

摘要： 接触斑的法向应力分布是轮轨动力学分析和轮轨磨耗计算的基础。铁路车辆采用的磨耗型踏面出现多边形时,接触点处的轮轨横向曲率和纵向曲率都随接触位置的变化而变化,此时最常用的赫兹接触方法的精度难以保证。非赫兹方法的计算精度高,但其效率不能满足工程计算要求。应用非赫兹方法分析了车轮多边形引起的轮轨纵向曲率变化对接触斑的影响,发现当车轮多边形波长大于65 mm时,多边形对接触斑应力分布的影响可忽略不计。然后提出了改进的半赫兹方法,并对不同接触位置的接触斑形状和应力分布进行对比分析,结果表明:多边形波长大于65 mm时,改进的半赫兹方法在与非赫兹方法的结果保持一致的同时,大大缩短了计算时间。

关键词： 马格努斯效应   轮轨式垂直轴风力机   车轮发电平台   自适应转向   防倾覆装置   有限元强度分析  

摘要： 垂直轴风力机相对于水平轴风力机而言具有诸多优点.基于轮轨式垂直轴风力机工作原理,进行总体结构设计.车轮发电平台是轮轨式垂直轴风力中的重要部件,主要起发电和转向作用.设计一种车轮直接带动各小型发电机的分布式车轮发电平台结构,使驱动发电机转动的车轮始终与发电机处于同一个摆动平台.该车轮发电平台可随着运行轨道曲率变化而不断自适应地转动,具有各发电机机械转动能被平稳输入的优点.设计防倾覆装置安装于风力发电小车底板上,可调整其与轨道之间的间隙,保证风力机运行时不发生倾覆.运用有限元技术对车轮发电平台受力关键零件进行静力学强度分析,验证设计的结构满足强度要求.

关键词： 运行安全性   轮轨接触力测量   脱轨系数   三轴应变计   弯矩  

摘要： 提出一种新的测力轮对配置,用于测量轮轨接触力,以评定铁道车辆的运行安全性和曲线通过性能。其中的横向力,是常规测力轮对在车轮辐板弯曲变形引起应变时测量的。根据这种测量原理,如果施加轮载,测量的横向力就会受到影响,从而降低横向力的测量精确度。文章详细介绍了一种使用新型仪器测量横向力的方法,该方法使用车轮辐板孔内的剪切应变,以减轻轮载造成的影响。

关键词： 列车碰撞   有限元分析   脱轨机理   限位装置   铁路安全  

摘要： 随着铁路运营里程的不断增长,列车碰撞事故难以完全避免,且一旦发生将会造成严重的人员伤亡和财产损失。为尽可能减小列车碰撞事故中的脱轨风险,考虑车辆端部吸能装置和轮轨接触状态,建立三编组列车碰撞有限元模型,仿真模拟列车碰撞可移动障碍物和刚性墙引起的轮对动态响应;讨论不同运行速度和碰撞角度对列车脱轨行为的影响规律,提出一种安装在转向架上具备横垂向限位作用的脱轨抑制装置,分析对比安装脱轨抑制装置前后轮对的运动姿态、位移、侧滚角以及轮轨作用力。研究结果表明:列车碰撞后以横移/抬升耦合作用的形式脱轨;脱轨抑制装置可在一定程度上调整碰撞事故后轮对的运动姿态,限制轮对横移、抬升和侧滚运动,并承担部分轮轨作用力,导致轮轨迅速恢复正常接触状态,具备较好的脱轨抑制能力。

关键词： 载荷识别   卡尔曼滤波   轮轨垂向力   机车车辆   车辆轨道耦合动力学  

摘要： 轮轨作用力是评估轨道车辆运行品质的关键指标。为了实现轮轨垂向力的在线监测，提出了一种基于平方根容积卡尔曼滤波（SRCKF）算法的轨道车辆轮轨垂向力识别方法。以考虑悬挂元件非线性的车辆-轨道垂向耦合动力学模型为例，建立包含轮轨垂向力和车辆部件状态变量的非线性过程函数，将车体、构架和轮对垂向加速度作为观测量，基于平方根容积卡尔曼滤波算法递推识别轮轨垂向力。进一步建立整车动力学模型及其对应的17自由度轮轨垂向力估计模型，对车辆在实际不平顺激扰下的左右侧轮轨垂向力进行识别。仿真结果表明，采用提出的方法识别垂向车辆模型在随机不平顺、钢轨波磨不平顺和钢轨焊缝不平顺作用下的轮轨垂向力时，轮轨垂向力识别值在时域和频域与仿真值均有较高的吻合度，两者的相关系数分别为0.988、0.999和0.969；采用提出的方法识别整车模型的轮轨垂向力时，左右侧轮轨垂向力的相关系数最低分别为0.747和0.720，左右侧轮轨垂向力之和的相关系数为0.999。

关键词： 高速铁路   现场试验   线路平顺性   轮轨力   钢轨振动加速度  

摘要： 为提高一高速铁路道岔焊缝处的轨道平顺性,解决列车通过时有异响等问题,分别采用传统垂直打磨机和数控钢轨精磨机对某1/18道岔的焊缝处进行了打磨。通过现场试验,测试了道岔打磨前后线路不平顺及列车通过时的轮轨力和振动加速度。对比打磨后钢轨平顺性和动力学性能的变化,分析两种打磨机的打磨效果及打磨遍数的影响。测试结果表明:两种打磨机均可改善道岔钢轨焊接接头平顺性;打磨后车辆通过时轮轨力、钢轨振动加速度均有所改善,且精磨机的改善效果大幅优于垂磨机;采用精磨机打磨结束后,振动频率3.0~7.0 kHz附近的钢轨振动响应幅值大幅下降,钢轨振动加速度大幅减小。

关键词： 重载机车   轮轨黏着   复杂轮轨摩擦条件   车辆轨道耦合动力学   最优控制阈值PID防滑控制  

摘要： 轮轨黏着利用对重载列车的牵引和制动至关重要,尤其是在轮轨低黏着接触条件下。为解决重载列车运行中受复杂轮轨摩擦条件以及牵引载荷等因素影响的轮轨黏着利用和防滑控制问题,建立重载列车-轨道耦合动力学模型,主要包括重载列车子模型、轨道子模型、轮轨动态相互作用模型和考虑最优轮轨黏着利用的防滑控制模型,基于该模型分析了复杂轮轨摩擦条件下重载机车的轮轨滚动接触特性,系统地对比分析不同防滑控制模型对机车轮轨黏着利用的影响。仿真结果表明,牵引工况下,轮轨摩擦条件对轮轨动态相互作用的影响显著;相比定蠕滑率阈值的防滑控制,采用最优控制阈值PID防滑控制策略能够提高轮轨黏着利用率。

关键词： 高速铁路   轮轨系统   刚柔耦合模型   柔性轮对   车轮多边形   动力响应  

摘要： 基于刚柔耦合动力学理论建立柔性轮对车辆-轨道刚柔耦合动力学模型,结合现场实测轴箱加速度验证了模型的可靠性。采用谐波叠加法模拟车轮多边形,对比了有无车轮多边形对轮对振动加速度的影响。在此基础上,分析了车轮多边形参数(如多边形阶次、幅值变化)对轮轨系统振动的影响。结果表明,车轮多边形将导致柔性轮对垂向加速度显著增大;与刚性轮对模型相比,柔性轮对及转向架的垂向加速度显著增大,此时多边形激振频率(674 Hz)成为影响其垂向振动的主要因素;轮对垂向加速度随多边形阶次的增加先增大再减小,当车轮多边形阶次为20阶时,轮对垂向加速度达到最大值;钢轨垂向加速度随多边形阶次的增加而增大;轮对垂向加速度、钢轨垂向加速度随多边形幅值的增大而增大。

关键词： 高速列车   连续测力轮对   工况   轮轨力   分布规律  

摘要： 轮轨作用力是考量高速列车运行安全性和平稳性最关键的参数。随着运行速度的不断提高,高速列车动力学性能和走行部可靠性问题不断增多,开展高速状态下轮轨载荷特征、分布规律和安全性的研究显得愈发重要。采用连续测量测力轮对测量某高速列车在不同线路状况、运用速度下的轮轨作用力,分析研究直线、曲线、不同型号道岔等工况下的轮轨力时频特性、统计分布规律。结果表明,有砟轨道的轮轨力频响范围部分大于无砟轨道。轮轨力样本普遍呈正态分布,垂向力分布离散程度与速度正相关,而曲线工况下,横、垂两向力的分布均值取决于曲线的欠超高量。脱轨系数和轮重减载率最大值均出现在侧向过岔时,18号、42号道岔脱轨系数分别为0.49、0.37,两种型号道岔轮重减载率分别为0.20和0.23,满足安全要求。上述结论为轮轨动力学试验提供了参考,也为高速铁路设计给出建议。