关键词： 高速铁路   车桥耦合   轮轨关系   接触   动力仿真  

摘要： 随着现代列车速度的不断提高,桥梁结构在铁路线路中的大量使用,高速铁路车桥耦合振动问题的研究就变得越来越重要。为了能够有效地对线路中既有桥梁的运行状态进行评估,也为了能够对新建桥梁进行全面合理的优化设计,有必要对列车过桥的车桥耦合振动问题进行分析。计算机仿真是一种比较有效和经济的方法。而在这过程中,弄清楚轮轨之间的偶合关系是能否得到正确轮轨力,从而得到正确有效的数值解的必要条件。 本文运用车辆、桥梁耦合大系统的思想,建立了车桥耦合振动模型。并且根据该模型的特点,重点研究了轮轨接触几何关系,轮轨之间垂向、横向相互作用力。给出了垂向Hertz非线性弹性接触力和横向Kalker蠕滑理论的推导过程。针对激励源,本文也给出了模拟轨道不平顺的方法和程序流程图,并且根据PSD图,模拟了轨道的随机不平顺。对于桥梁模型,本文根据动力有限元的方法,详细推导了单元力学特性矩阵,并且在这基础上,建立了桥梁分析模型。 本文的主要内容如下: 1、建立了比较完整的机车车辆动力分析模型,以二系悬挂客车为主要分析对象,将车体、转向架、轮对简化为刚体,建立了由31个自由度组成的空间振动分析模型。即车体和转向架分别考虑横移、沉浮、侧滚、点头、摇头五个自由度;轮对考虑横移、沉浮、侧滚、点头四个自由度;由Hamilton原理,得到了动力有限元方法,推导了12个自由度的空间梁单元力学特性矩阵,并利用该单元建立了桥梁动力分析模型。 2、详细给出了轮轨接触几何关系,给出了轮轨接触几何关系中涉及到的各个接触参数、接触状态;给出了求解轮轨接触点的几种处理方法,即针对特殊轮轨型面的解析法,针对任意形状的空间搜索迭代逼近法和迹线搜索法,本文在具体实施过程中,对迭代方法进行了改进,对判据条件进行了改进,使其更加符合实际条件。最后给出在特定条件下,轮轨几何接触参数间的关系图。 3、基于弹性力学、接触力学理论,本文给出了轮轨垂向接触力的推导,得到了轮轨垂向力公式、轮轨接触椭圆斑的长短轴计算公式。根据Kalker线性蠕滑假设,给出了蠕滑力的公式推导。 4、根据轮轨接触的协调条件,建立了由车辆子系统和桥梁子系统组成的大系统模型,并由数值积分方法求解车桥耦合大系统,得到了车辆和桥梁的动力响应结果;针对轨道不平顺,详细的介绍了轨道不平顺的分类,轨道不平顺产生的原因,国内外常见的功率谱图,并且详细给出了周期图法,自编程序,给出了美国轨道谱的模拟结果;在求解过程中,给出了几种常见的逐步积分数值方法,编制了相关的程序,作为求解车桥耦合系统的求解器。

关键词： 轮轨关系   几何型面优化   磨耗型踏面   接触几何   接触强度  

摘要： 轮轨关系是高速铁路关键技术之一，已列为我国高速铁路研究的主攻方向。合理的轮轨几何型面匹配关系对于我国的高速铁路建设具有重大意义。本文在对现有的轮轨型面进行了几何接触分析的基础上，以数值模拟方法为主要手段对我国铁路高速状态下的轮轨外形匹配关系开展了一些研究工作。 轮轨关系本质上是约束力的传递过程，轮轨空间几何接触状态是影响这一力学过程的重要因素之一，而且轮轨几何接触是求解轮轨力的基础。磨耗型踏面具有外形稳定、曲线通过性能好等优点，现代高速机车车辆几乎都采用了磨耗型踏面。本文选择了四种国内具有高速特性的磨耗型踏面HLM、LM、JM和GDM，利用基于迹线法而编制的轮轨空间接触程序计算了不同型面的轮轨几何接触参数，通过分析比较这些参数，得出了不同型面在运动稳定性、曲线通过、轮轨磨损等方面的能力的差异。结果表明，HLM踏面具有良好的运动稳定性和较高的直线上的临界速度，GDM踏面具有良好的曲线通过性能。 以数值仿真的方法，比较了在相同的条件下不同型面的轮轨接触时的接触应力。结果发现，不同型面轮轨接触时在接触应力方面存在很大差异，HLM和GDM踏面具有较小的轮轨接触应力，同时说明，完全可以通过良好的轮轨型面配合来有效的降低轮轨接触应力。 针对不同型面的优缺点，初步提出了四种型面方案，通过分析它们的接触几何参数，优选出最佳方案为B方案，对B方案进行有限元轮轨接触强度计算，取得了比HLM和GDM踏面更加理想的结果。最后确定B方案为适合我国高速列车的车轮踏面外形，从而实现了稳定性和曲线通过性能的完美结合。

关键词： 铁道工程   高速铁路   板式轨道   轮轨噪声  

摘要： 在已建立的轮轨噪声预测模型STTIN的基础上，对高速列车在板式轨道上运行时的轮轨噪声进行了预测分析，并对高速列车在板式轨道上运行时产生的轮轨噪声与在有碴轨道上运行时的轮轨噪声进行了比较。发现钢轨辐射的主要是中、高频噪声，车轮辐射的主要是高频噪声，而轨道板则辐射中、低频噪声；钢轨、车轮和轨道板对总噪声的贡献各异，其中钢轨贡献最大，轨道板最小；无碴轨道钢轨近旁噪声与有碴轨道相比高出约6．2dBA，铁路边界处近地面噪声高出约3．5dBA，可见，板式轨道噪声明显高于有碴轨道。

关键词： 轮轨   减摩材料   喷射装置   日本  

摘要： 介绍了用于润滑的减摩材料和喷射装置的研制情况,并通过试验进行了确认。

关键词： 新型护轮轨   安装   使用  

摘要： 介绍新型护轮轨的安装和使用情况,该设备在减少钢轨的磨耗,加强小半径曲线缓圆点和圆缓点前后的轨道结构,降低轨道的养护维修工作量和保障列车安全等方面效果显著。

关键词： 轮轨关系   硬度匹配   建议   综述  

摘要： 为提高轮轨综合使用寿命,研究轮轨的合理硬度匹配。针对国内外普遍使用的轮轨材料,归纳分析轮轨硬度匹配的典型的实验室研究结果、轮轨硬度匹配的现状和存在的问题,并结合国内轮轨使用情况,阐述轮轨硬度、加工硬化对轮轨使用寿命的影响以及轮轨材料的最新发展,初步提出不同运输条件下轮轨硬度匹配的建议。重载铁路:在半径>1 200 m的曲线以及直线段上铺设轨面硬度>280 HB的轧态钢轨;在半径为1200 m以下的曲线段上铺设使用H370热处理钢轨;应积极研发使用轨面硬度>370 HB的钢轨、以及轮辋表面硬度>320 HB的重载铁路用车轮。客运专线铁路:铺设轨面硬度>260 HB的轧态钢轨,采用轮辋表面硬度>260 HB的ER8等级的或轮辋表面硬度>248HB的ER7等级的车轮。对引进的时速200 km及以上动车组在我国的使用情况进行跟踪研究,以进一步研究轮轨关系中硬度的合理匹配问题。

关键词： 轮轨摩擦   温度场   热应力   接触单元法   有限元  

摘要： 采用有限元法从摩擦热效应角度探寻轮轨表面破坏的原因,建立了轮轨热-机械载荷耦合接触模型,分析纯滑动接触过程中轮轨的温升以及热应力,模型中考虑了轮轨间非稳态热传导、与环境的热对流和热辐射以及轮轨间的接触计算,分析了滑动接触过程中应力场的分布特点以及速度的影响.结果表明:所采用的接触算法能够求解二维轮轨全制动工况下的热接触问题;轮轨摩擦热效应只存在于表层,其影响随着深度增加而减小;轮轨的相对滑动速度越高,其热效应越明显.

关键词： 有限元法   轮轨关系   轮轨接触应力   轴重   轮径   横移量  

摘要： 利用ANSYS有限元分析软件对轮轨接触进行了弹性静力分析,模拟了轮轨真实的几何形状和边界条件,分别研究了轴重、轮径、横移量对接触应力的影响,并对各种参数的变化规律进行了分析,得出了轮轨间接触应力的分布规律。

关键词： 噪音   轮轨   车轮设计   集成器  

摘要： 如何降低轮轨噪音是系统集成器面临的一项越来越大的挑战。法国的Valdunes公司日前透露了该公司有关车轮设计的最新研究结果。

关键词： 轮轨接触   轨端   应力   变形   有限元法  

摘要： 利用有限元软件ANSYS建立了钢轨接头端处轮轨弹塑性接触有限元模型,分析计算钢轨材料弹塑性接触应力和变形随轮轨接触点到轨缝距离变化的情况,数值结果并与Hertz接触理论的结果进行了比较。数值结果表明:Mises等效应力、最大主剪应力、塑性区和变形越靠近轨缝越大;最大等效应力和最大主剪应力的位置随接触点到轨缝距离的减小而接近轨面;在靠近钢轨接头处,钢轨几何形状突变,已不满足Hertz接触理论的假设条件,所以Hertz接触理论不适合轮轨接触应力和变形分析。