关键词： 有限元混合法   摩擦接触   辊轮  

摘要： 采用有限元混合法对5 000 kN级的小湾水电站事故链轮门轮轨接触问题进行了分析。首先给出三维有初始间隙摩擦接触问题的力学模型,推导出相应的有限元方程,然后给出迭代求解步骤。计算结果表明,虽然表面接触点的最大压应力大大超出容许压应力,但由于接触区域附近处于三向受压状态,最大剪应力发生在表面接触点以下3.4 mm,不会引起表面的屈服破坏,辊轮的承载能力可以进一步提高,有一定的强度富裕空间。

关键词： 轮轨润滑   控制装置   AVR8535  

摘要： 介绍了一种新型的机车轮轨润滑控制装置。以TAX机车安全信息综合监测装置为平台构建基于AVR8535高性能单片机的嵌入式轮轨润滑控制单元,该单元通过隔离的RS-485通信接口从TAX获取机车的实时运行信息,并根据系统的机车信息和走行公里标确定对轮轨润滑喷脂的控制。

关键词： 声学   轮/轨   噪声   机理  

摘要： 近年来,随着我国铁路列车提速、快速客运专线的建设、高速铁路以及城市轨道交通的发展,轮轨噪声在国内开始受到关注。根据车辆-轨道耦合动力学理论及声辐射与传播理论,分析了列车运行过程中产生轮轨噪声的机理。在此基础上,分析了轮轨噪声辐射的基本规律。

关键词： 轮轨   磁悬浮   电磁影响   分析  

摘要： 通过分析轮轨及磁悬浮2种模式下的牵引特点,分别从对设施的电磁干扰及对人体环境的电磁影响作了阐述.轮轨交流电气化铁道由于系统的不对称性存在电磁感应影响,同时机车运行时弓网间的离线会产生电磁辐射影响;轮轨直流轨道交通由于利用走行轨作为回流轨,漏泄入地的杂散电流对沿线金属管道和钢筋将形成腐蚀;中低速磁悬浮系统虽然供电系统与目前地铁系统基本相同,但是采用第三轨、第四轨供电方式,则不会产生杂散电流.无论是轮轨系统还是磁悬浮系统,产生的电磁场量值较小,对人类生存环境都是安全、无害的.

关键词： 轮轨噪声   高速铁路   统计能量   轨垫板   轨道结构   有限元  

摘要： 随着我国列车运行速度的提高，列车噪声问题也随之加剧。振动与噪声对城市生活环境和工作环境的影响引起了人们的普遍关注。国际上已把振动噪声列为七大环境公害之一，并开始着手研究振动噪声的污染规律、产生原因、传播途径、控制方法及对人体的危害等。\n 本文以高速铁路振动与噪声控制为工程背景，首先根据轨道结构动力有限元方程，模拟计算落轴冲击对轨道结构产生的动态响应，运算结果与试验结果对比表明：所建立的落轴冲击有限元计算模型分析轨道结构动力性能，可靠有效；然后根据统计能量分析原理，建立了轮轨噪声预测理论模型。基于统计能量分析原理，首先将轨道振动系统划分为两个子系统：钢轨垂向振动子系统和声空腔子系统；然后建立子系统间功率流平衡方程。由统计能量分析方法原理，计算了下列统计能量参数：模态密度、阻尼损耗因子和耦合阻尼损耗因子。\n 通过使用目前最先进的声振分析软件AutoSEA2-2004，预测了轮轨噪声。预测结果表明：列车速度增加一倍，声压级将增加5～8dB(A)；阻尼损耗因子或耦合损耗因子增加一倍，压级将增加1～2dB(A)；通过改变轨垫板刚度，发现最佳刚度范围在：600～1000MN/m。最后，由现场轨道试验证明，统计能量分析模型是可靠的。

关键词： 重载货车   轴重   轮轨动力作用   转向架  

摘要： 铁路运输以其速度快、运量大、安全、能耗低等优势成为人类最重要的交通工具之一,对世界的经济发展发挥着十分重要的作用。自20世纪60年代以来,许多国家认识到发展重载运输是铁路扩能增效的一种有效途径,于是纷纷大力提高货车轴重,并针对货车轴重增加导致轮轨动力作用加剧问题开展了广泛研究,研制出了各种重载货车低动力作用货车转向架。铁路在我国交通运输中一直起主导作用,但运能与运量矛盾十分突出,急需发展重载运输,因此铁道部已决定发展25t轴重低动力作用货车以将目前货车21t轴重提高到25t。“八五”至“九五”期间,国内对重载货车轮轨动力作用进行了研究,并研制出了几种低动力货车转向架,但试验表明整体不甚理想。 目前我国正对转K2型交叉支撑式转向架作为新一代21t轴重货车主型转向架进行推广运用。在此基础上又研制了25t轴重转K6型交叉支撑式转向架,并投入到重载运输。本文结合我国正大力发展提速、重载货车以实现快速、低轮轨动力作用重载运输的背景,对重载运输引起轮轨动力作用加剧等问题进行了分析,并分析讨论了降低重载货车轮轨动力作用的车辆及线路技术措施。这对于我国发展重载运输的决策与未来重载主型货车转向架选型具有很强的现实意义。 论文首先建立了装用三大件式转向架的重载货车轮轨动力作用仿真模型,并在建模时充分考虑了货车非线性因素。然后在此基础上计算分析了重载化措施对货车轮轨动力作用的影响。最后从车辆和轨道方面分析了降低重载货车轮轨动力作用的技术措施,对转向架降低轮轨动力作用的技术改造和重载线路工务维护方面提供了建议。

关键词： 轮轨接触   接触力   两点接触   有限元法   二次规划法  

摘要： 按照机车、车辆车轮与标准轨道的实际几何关系建立了三维有限元模型,并采用有限元参数二次规划法求解轮轨弹塑性接触问题.通过弹塑性接触计算,得到了大量的轮轨接触力、接触状态和轮轨应力的数据,根据计算结果分析比较了机车轮轨接触和车辆轮轨接触的区别,对轮缘贴靠钢轨形成两点接触时的接触情况进行了初步分析.

关键词： 轮轨滚动接触   疲劳   损伤   机车车辆   轨道结构   动力学   有限元   塑性变形   打磨  

摘要： 随着列车速度的提高和轴重的加大，铁路运输向科学研究提出一系列挑战，许多关键科学技术问题急需解决，其中轮轨滚动接触疲劳损伤就是最复杂问题之一，它的解决对列车安全运营和降低运输成本以及发展高速列车具有重要的意义。 本文在详细论述轮轨滚动接触疲劳破坏现象分类及其研究历史与现状的基础上，主要以轮轨制动损伤、轮轨冲击损伤、轮轨磨损和高速线路钢轨斜裂纹等几种典型破坏现象为研究对象，以机车车辆—轨道耦合动力学、轮轨滚动接触理论、材料摩擦磨损模型、传热学、弹塑性力学和有限元方法为基础，应用数值仿真和试验方法来研究以上几种常见损伤产生和发展的机理和关键影响因素，并提出具体的损伤预防和减缓措施。具体来说，本文主要开展了以下几方面的研究工作。 采用有限元法从摩擦引起的热效应角度来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，分析制动工况即纯滑动接触过程中轮轨温升以及热应力，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，研究了滑动接触过程中应力场的分布特点以及速度的影响。研究表明，轮轨间摩擦热响应的影响深度很浅（大约2mm以下），且随着深度增加而变小;热载荷加大了轮轨表层材料的应力水平;相对滑动速度越大，轮轨热响应越明显。 建立了钢轨错牙接头处三维动态弹塑性接触有限元模型，模型中考虑车轮与钢轨、钢轨与夹板、夹板与螺栓和螺栓与钢轨之间的接触。研究列车速度、轴重和错牙接头高度差对钢轨轨头处应力和应变的影响。结果表明，当车轮通过钢轨错牙接头时，车轮对钢轨的冲击作用强烈，容易导致轨端产生压溃和碎裂等损伤。车速和错牙高度对钢轨应力和应变的影响比轴重大。 详细分析了轮轨作用力与钢轨斜裂纹的关系。建立了适合于广深线机车车辆—轨道空间耦合模型，进行机车车辆曲线通过动力学分析，从轮轨动态接触点和作用力大小及方向确定引起钢轨斜裂纹的机车车辆类型。还分析了京广线直线段钢轨焊接不平顺对钢轨斜裂纹的影响。理论分析发现，“蓝剑”动车组动车和SS8机车对钢轨斜裂纹形成和发展的影响最大。通过测量和分析列车通过发生钢轨斜裂纹区段时钢轨的变形和变形方向，判断轮对和钢轨作用特点，验证了理论计算结果的可靠性。通过大量的动力学仿真计算，对比分析不同超高、轨底坡、曲线半径、轨距和轨下垫层刚度情况下的轮轨作用力和轮轨接触点位置，得到了轨道结构参数的优化结果。分析计算结果为现场部门预防和减缓钢轨斜裂纹形成和扩展提供理论指导和参考。 采用数值方法研究车辆曲线通过对钢轨磨损和接触应力的影响，该方法综合考虑了Kalker三维非赫兹滚动接触理论、材料磨损模型、车辆—轨道垂横向耦合动力学模型和轮轨接触几何计算，可以同时预测同一转向架四个车轮下的钢轨磨损。研究表明，改进轮轨型面是减小接触应力的主要方法;增大曲线轨道的超高能改善车辆曲线通过性能，减小接触应力和钢轨磨损;轨底坡对钢轨磨损和接触应力有显著的影响。 建立了轮轨三维弹塑性滚动接触计算模型。针对广深线发生钢轨斜裂纹区段运行情况，分析不同硬度钢轨接触表面附近材料残余应力分布和塑性流动的大小和方向，由此判断钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生的位置和方向。利用Kalker三维非赫兹滚动接触理论及其数值程序CONTACT研究轨底坡、轨距和曲线半径等轨道结构参数对轮轨静态接触应力的影响。计算结果发现，与轨距和曲线半径相比，轨底坡对轮轨接触应力的影响较大。数值结果对我国铁路轨道结构的优化设计提供了有力的参考依据。 综述了各种钢轨打磨方法的原理和作用。通过对广深线路的运营特点和损伤类型分析，提出了广深线使用预防性打磨和曲线轨头非对称打磨两种打磨方法。根据线路钢轨表面裂纹出现的时间及通过的年运量情况，建议广深线曲线钢轨预防性打磨周期为6个月。钢轨曲线非对称打磨可以使接触点在轨面上向中心移动，避免接触点靠近轨肩位置，降低轮轨之间的接触应力，从而减轻斜裂纹的发生。

关键词： 车辆-轨道垂向耦合动力学   Euler梁   Timoshenko梁   轨枕梁有限元模型  

摘要： 铁路运输的发展极大的促进了国民经济的进步。随着改革开放与经济的发展，铁路的高速化、重载化已经势在必行。铁路的高速化及重载化，大大加剧了车辆-轨道系统的冲击与振动;同时，铁路噪声污染也日益严重，给乘客及铁路沿线居民的身体健康造成很大的影响。本文针对当前出现的问题，在高频范围内，对轮轨之间的相互动力作用及轨枕的动态响应进行了一些实质性的探讨。 本文运用车辆、轨道耦合大系统的思想，在车辆-轨道垂向耦合振动模型的基础上对轨枕集中质量模型进行了修改，建立了车辆-轨道垂向耦合轨枕梁有限元振动模型，并建立了车辆与轨道的振动微分方程。分别利用四阶龙格一库塔法和纽马克法求出钢轨和轨枕的振动响应，运用Visual Fortran软件编制仿真程序。在相同条件下，运用本仿真程序的仿真结果与基于轨枕集中质量模型的仿真结果进行比较，验证了本程序的正确性。对脉冲激励如低接头、扁疤速度及位移激励、谐波等几种常见的不平顺激扰情况下，在截止频率为5000Hz时，对轮轨作用力和轨枕的动态响应进行仿真分析，并把仿真的结果与轨枕集中质量模型的仿真结果进行比较。另外，轮轨模型对轮轨力的影响，还有轨枕支承条件和轨枕物理性质对轨枕动态响应的影响也进行了讨论。最终得出在预测轨枕辐射噪声时，轨枕梁有限元模型更加适合。

关键词： 轨道   轨道刚度不平顺   随机振动   轮轨系统   动力学  

摘要： 轨道刚度是影响轨道结构振动和动态传递特性的关键因素，也是影响轮轨相互作用和列车运行品质的重要因素，直接决定了轨道的养护维修工作量。现代铁路运输对轨道平顺性的要求越来越高，轨道平顺性包括几何平顺性和刚度平顺性。铁路轨道是一大型构筑物，由于轨下基础的变化，轨道刚度沿线路方向的不平顺是客观存在的。相对于几何不平顺，目前在刚度不平顺方面所做的工作还不是很多，轨道刚度不平顺对轮轨系统的动力特性影响分析也相对较少。一方面，仿真计算中，由于现今还没有统一的轨道刚度不平顺谱，人们往往只考虑了几何不平顺谱输入，这样势必会影响仿真结果的精度;另一方面，轨道刚度不平顺对轮轨系统振动产生的影响程度是很重要的问题，特别是在不同轨道结构型式的过渡区段，这一问题更显关键。 本论文从车辆—轨道相互作用大系统的角度出发，主要做了以下几点工作： (1)综述了国内外关于轨道刚度所作的研究工作，并指出轨道刚度研究存在的主要问题。 (2)给出了轨道刚度随机不平顺模型和模拟方法。首先详细论述并研究了轨道部件刚度、整体刚度的实测资料，总结了轨道刚度的统计特征;其次根据已有的轨道部件刚度的统计特征，运用Monte-carlo方法并通过数值仿真模拟出轨道部件刚度的随机样本;最后，基于已有的轨道部件刚度的统计样本，提出了轨道整体刚度的模拟方法，并给出了随里程变化的轨道刚度不平顺样本。 (3)采用车辆—轨道耦合动力学理论及模型，编制了相应的计算机仿真程序，程序考虑了轨道刚度随机不平顺影响因素。计算了空吊轨枕对轮轨系统的动力影响，研究了考虑轨道刚度随机不平顺和不考虑轨道刚度随机不平顺时轮轨系统的动力响应差异，分析了土路基—刚性路基过渡段的动力特性，并提出了过渡段长度的设置原则。研究结果表明：轨枕空吊对轨道结构有很大的动力破坏作用;轨道刚度随机不平顺对车辆的运行平稳性几乎没有影响，但对轨道结构的振动影响很大，是轨道变形破坏的重要原因，当轨道刚度存在较大不平顺，必然会加速轨道几何不平顺的发展;在路基—刚性基础过渡区段，仅考虑轨道刚度变化时，钢轨的挠度变化比较明显，但产生的动力作用很小，考虑轨道刚度的变化和沉降差共同作用时，将产生很大的动力作用，对轨道结构和车辆运行平稳性有显著影响，且随着速度的提高，影响更加剧烈;路基—刚性基础的过渡段长度宜以车体加速度为主要指标。