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： 北京地铁列车   轮轨激励   模态分析   车内噪声   声学贡献度  

摘要： 过量的噪声将严重影响乘客的心理、生理和正常的生活,控制噪声污染是实现地铁列车可持续协调发展的必然要求。论文以控制轮轨激励下的车内噪声为目标,对轮轨激励下的噪声问题进行了深入研究。 通过将车体、构架、轮对模化为多刚体系统,钢轨处理成由有限间隔的离散轨枕支承的无限长Timoshenko梁,建立了地铁头车—轨道耦合动力学模型,以轮轨不平顺作为激扰谱,计算了整车的振动响应,获取了二系空气弹簧与车体接触处在三维空间内的振动载荷,结果表明:轨道不平顺在垂向和横向引起的激励载荷幅值较大,而在纵向引起的激励载荷幅值较少。 运用有限元法对北京地铁头车进行了模态分析,计算出了头车的固有频率和振型。结果表明:头车的振型大多分布在尾部端墙、靠近车尾处的底板、底板中部,使得这些部位成为车内噪声的主要来源。为了确保头车具有预期的疲劳寿命和良好的乘坐舒适性,应在设计、制造中加强尾部端墙、靠近车尾处的底板及底板中部的刚度,以提高其疲劳寿命,降低车内噪声。 综合应用有限元和边界元方法,将轨道不平顺引起的载荷作为激励条件,计算了车厢的振动响应,以及车身壁板在其激励力下的振动辐射噪声,得出了乘客室、司机室内的声场分布,分析了乘客室、司机室内噪声的分布特点,结果显示:乘客室后部的噪声比前部大,靠近侧墙处的噪声比中心线附近大;位于侧墙附近,在乘客室中后部的预测点的A声级最大,其值为65.2 dBA;在司机室中后部,靠近中心线的预测点的A声级最大,其值为75.5dBA。 讨论了声学贡献度的特点和根据贡献度控制噪声的策略,计算了北京地铁头车司机室和乘客室各单元的贡献度,结构表明:单元对声场内某一点的声学贡献度不仅与该单元振动幅度有关,而且还与该单元振动相位有关。在车项板3、车厢底板4以及司机室端墙进行结构修改或涂敷阻尼浆,以抑制这些部位的振动,可降低司机室、乘客室内的噪声。

关键词： 浮置板轨道   隔振器   振动   噪声  

摘要： 随着城市交通矛盾的日益突出,轨道交通以其快速、准时、运量大的优点正被各大城市所接受,发展城市轨道交通的客运方案已经在国内得到普遍的认同。由于轨道交通一般都在人口稠密地带运行,列车运行对环境的影响越来越引起人们的关注,地面轮轨运行时的振动噪声和地下铁道产生的振动对建筑物的影响又是世界各国普遍重视的一个问题。 地铁列车运营时产生的振动和噪声,均来自于轮轨系统中各结构不同频率的振动。这些振动,一部分通过空气或周边结构物的反射,以噪声的形式扩散;另一部分,主要是低频振动,则通过轨道结构向轨下基础及周边建筑物传播,对地面建筑物产生影响。当前对地铁轨道采取的减振措施主要有缓冲减振和隔离减振,缓冲减振通常是把钢轨、扣件和轨枕等用弹性体来缓冲衰减车辆运行传来的振动;隔离减振是把轨道道床与结构基础用弹性体整体隔离车辆运行传来的振动。其中隔离减振的浮置板结构在现今此类减振结构中效果最明显,浮置板减振结构的参数设计对地铁减振水平产生很大影响。浮置板各减振层的刚度、阻尼和轨道的固有频率将是浮置板减振效果的关键。由于钢轨结构庞大,列车

关键词： 踏面擦伤   轮轨   制动力   外力   制动波速   铸铁闸瓦   制动机   制动缸  

摘要： 一、制动机方面的原因目前铁路上应用最为广泛的主型制动机是自动空气制动机,在运用中空气制动机必须具备缓解的稳定性和制动灵敏度。车辆在长期运行中受到各种因素的影响,例如检修不到位,活塞阀块磨耗长时间没检修,油脂过多,天气寒冷油脂凝固等都可引起制动机作用不良而造成轮轨滑行,导致车轮擦伤。

关键词： 铁路客运专线   轮轨式   提梁机  

摘要： 为配合铁路客运专线建设,满足预制梁场大吨位提移梁设备需求,综合分析现有提移梁设备的优缺点,根据预制梁场场地实际情况,研制开发了GJY900型轮轨式提梁机。该机额定起重量9000kN,横向跨度41.6m,纵向跨度16m,高16.2m,整机自重4120kN。主体为双向门架结构,起升高度10m,可吊移梁长度分别为32.6m、24.6m、20.6m,最小曲线半径1000m,可空载转向90°进行跨区作业,具备轮胎式提梁机作业灵活的特点,以成熟的技术理论和经验作保障,采用传统的轮轨技术,工作可靠、操作简便、设备投资少、保养费用低、具有较高的性价比。阐述了提梁机的设计理念及结构设计中的优化分析,介绍了该机的基本构造、工作原理、技术性能及主要特点。该机的成功设计生产为我国铁路客运专线桥梁架设提供了必要的技术储备,对国产大吨位运架设备开发具有重要的参考价值。

关键词： 北京地铁列车   轮轨激励   噪声   边界元法   统计能量分析  

摘要： 地铁的噪声特性是衡量地铁质量的一个重要指标,在列车车身设计中,声学舒适性是必须要考核的要素。为预测轮轨激励下的车外噪声问题,论文对以下几方面进行了深入研究。 通过将车体、构架、轮对模化为多刚体系统,钢轨处理成由有限间隔的离散轨枕支承的无限长Timoshenko梁,建立了地铁头车—轨道耦合动力学模型,以轮轨不平顺作为激扰谱,计算了整车的振动响应,获取了二系空气弹簧与车体接触处在三维空间内的振动载荷。结果表明:轨道不平顺在垂向和横向引起的激励载荷幅值较大,而在纵向引起的激励载荷幅值较少。一系纵向定位刚度对平稳系数影响较大,建议一系纵向定位刚度取为5MN/m。一系横向定位刚度对列车运行平稳性的影响很小,对脱轨系数的影响较大,建议转向架一系横向定位刚度应取为4MN/m。 将谐振分析所得的头车壁板的表面振动位移作为激励条件,求出了头车司机室、乘客室外声压在不同频率点的声压分布,并计算了相应的噪声量级。结果表明:司机室外的A声压级在56.6489～68.3541 dBA变化,乘客室外的A声压级在57.0114～69.4445dBA变化。距离车体愈远,噪声愈小,并且基本成直线规律衰减。司机室外A声级最大的场点距走行轨中心线7.5m、车底1.2m、司机室端墙2.6m,其大小为61.5207dBA,在激励频率30Hz时,司机室端墙对该场点噪声的贡献最大,声学贡献系数为62.2%;在激励频率200Hz时,车头曲面对该场点噪声的贡献最大,声学贡献系数为87.6%。乘客室外A声级最大的场点距车底1.2m,走行轨中心线7.5m,乘客室尾部端墙3.9m,其值为60.91dBA。在激励频率30Hz时,乘客室端墙对该场点噪声的贡献最大,声学贡献系数为76.9%;在激励频率200Hz时,车顶第5块板对该场点噪声的贡献最大,声学贡献系数为47.19%。 当地铁头车以60km/h的速度运行时,轮轨总辐射噪声主要分布在中心频率为500Hz～4000Hz的一个较宽的频率范围内;钢轨辐射噪声主要分布在中心频率为500～4000 Hz的较宽的频率范围内;车轮辐射噪声主要分布在中心频率为1250～4000 Hz的中、高频范围内。从二者对总噪声的贡献来看,钢轨是主要的辐射源,车轮次之。轮轨、钢轨、车轮的辐射总声压级分别为86dBA,85dBA,81dBA。钢轨辐射的总声压比车轮的辐射总声压级大4dBA左右,钢轨、车轮的辐射总声压对轮轨的辐射总声压贡献分别为87.5%、12.5%。通过改进车轮结构来降低轮轨噪声,难以取得理想的效果。必须采取措施,降低钢轨表面粗糙度,才能使头车车外噪声降低到80dBA。

关键词： 铁路   有限元   滚动接触   接触应力   轨底坡   踏面  

摘要： 铁路运输方式具有运载量大、运输速度高、能量消耗少、运输成本低等优点,对于整个国民经济的发展都起着相当重要的作用。近年来铁路运输不断向高速、重载、大运量和高密度方向发展,创造了巨大的经济效益。但是由于重载、高速带来的钢轨的波浪形磨耗、滚动接触疲劳、脱轨等轮轨关系问题越来越严重。轮轨接触应力的计算则是研究轮轨关系的基础,所以正确分析计算轮轨之间的接触应力对于提高铁路运输安全性与经济性都具有重要意义。 本文采用三维造型软件Pro/E进行建模,考虑了车轮和钢轨真实的几何形状和边界条件,采用大型商用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA为工具进行分析,模型中的车轮采用磨耗型踏面LM踏面,钢轨采用60Kg/m钢轨。 论文对LM踏面车轮与钢轨在轨底坡分别为1:20和1:40两种情况下进行了分析,结果表明钢轨在轨底坡为1:20的情况下接触应力明显小于1:40的情况;通过变换LM踏面主圆弧半径(ρa)及其圆心的位置(S2)进行分析,结果表明在1:20的轨底坡的情况下,标准的LM踏面与钢轨处于较好的匹配状态,而在1:40轨底坡的情况下,通过增大主圆弧半径(ρa)或减小其圆心位置(S2)可以降低踏面锥度,改善轮轨的匹配状态。论文对车辆转弯过程中,车轮在不同横移量时的轮轨接触应力进行了比较,分析了轮缘与钢轨接触时过渡圆弧半径(ρc)和横向力对钢轨受力的影响。

关键词： 弹性蠕滑   弹性蠕滑率   渐开线   齿廓偏差  

摘要： 随着科学技术的进步，广泛应用于工业及军事领域的超精密齿轮的制造技术也得到了迅速发展，而对其各项偏差的测量及精度检验是提高和保证超精密齿轮制造精度和传动精度的重要环节。齿轮自身的制造精度和运动精度对齿轮传动机构的精度产生重要影响。因此，进一步提高对超精密齿轮各项偏差的测量能力，对于超精密齿轮的制造具有重要意义。齿廓总偏差和齿廓倾斜偏差以及齿廓形状偏差是齿轮精密测量中最重要的检测项目之一。 双盘式渐开线仪符合机械展成法测量渐开线齿廓的原理，但是由于仪器检测齿廓时存在影响理论渐开线的误差因素和影响实际渐开线的误差因素，轮轨弹性蠕滑误差就是属于影响理论渐开线的误差因素。轮轨弹性蠕滑问题是双盘式渐开线仪中客观存在的问题，给出了相同材料和不同材料情况下弹性蠕滑率的理论计算公式和数值计算方法。 对轮轨是相同材料时所产生的弹性蠕滑误差进行分析和研究，首先对摩擦传动副的接触带以及接触变形进行分析，进行理论推导得到轮轨是同种材料的弹性蠕滑率的计算公式，研究轮轨是相同材料时的弹性蠕滑误差对渐开线齿廓偏差的检测的影响。 对轮轨是不相同材料时所产生的弹性蠕滑误差进行分析和研究，提出数值计算方法，并根据计算结果画出不同材料轮轨的蠕滑曲线图，研究轮轨是相同材料时的弹性蠕滑误差对渐开线齿廓偏差的检测的影响。 经过理论计算证明：同种材料轮轨的弹性蠕滑误差对渐开线齿廓偏差的检测没有明显影响，可以忽略不计；不同种材料轮轨的弹性蠕滑误差对渐开线齿廓偏差的检测有明显影响，需要受到重视。

关键词： 滚动噪声   预测   控制   弹性车轮   阻尼车轮   声屏障   优化  

摘要： 随着高速铁路和城市轨道交通的快速发展，铁路噪声污染引起日益人们的关注。作为铁路噪声的主要声源，轮轨滚动噪声的预测和控制研究有待于进一步深入。 基于Remington滚动噪声模型、轮对和轨道系统的有限元模型，本文建立了轮轨滚动噪声预测模型。该模型能够预测轮对径向和轴向滚动噪声以及轨道垂向滚动噪声；对轮对和轨道系统的动力分析则采用有限元方法。通过与实测数据比较，发现近场噪声频谱和铁路边界处的最大声级均吻合较好，近场测点的预测声级与实测值相差2～3dBA，边界测点相差1dBA。基于此模型，本文还对影响滚动噪声的多种参数进行了仿真研究。 在刚性车轮滚动噪声预测方法的基础上，采用有限元法计算弹性车轮模态损失因子和平均振动响应，预测了弹性车轮的轮轨滚动噪声。通过比较，本文预测的弹性车轮相对刚性车轮滚动噪声频谱的变化、橡胶层弹性模量和损失因子对滚动噪声的影响，均与文献一致，验证了本文弹性车轮滚动噪声模型的正确性；通过研究约束阻尼层对车轮结构阻尼的影响，预测了阻尼车轮的轮轨滚动噪声。阻尼车轮能够有效降低车轮滚动噪声，因而当车轮滚动噪声对总噪声的贡献较大时，则能够取得较好的降噪效果。 为降低轮轨滚动噪声，本文对刚性车轮和钢轨的截面形状进行优化设计，研究表明，车轮和钢轨的优化均可有效降低各自的滚动噪声，对对方噪声的影响较小，因而分别对车轮和钢轨进行优化降噪是合理的。车轮优化是以轮轨总噪声为目标函数，对车轮的形状，包括轮毂厚度、轮辋和辐板的形状以及各过渡圆角等分别进行了研究。通过车轮优化，其滚动噪声及其峰值均有显著降低，但由于钢轨滚动噪声对总噪声贡献较大且降噪非常有限，则总噪声降低不明显，最大仅为1.31dBA。钢轨优化以其噪声峰值为目标函数，结果表明，对未经优化的车轮，总噪声降低了1.48dBA，而对于优化后的车轮，降噪效果比较明显，轮轨滚动噪声降低达到4.15dBA。因此，车轮和钢轨的初始滚动噪声频谱对优化效果影响较大。 声屏障也是一种有效的降噪措施。不合理的设计参数是声屏障成本较高的重要原因，因此本文声屏障整体优化设计是以降低其成本为目标，将降噪要求作为声学约束，对设置位置、高度、长度和顶部折角等进行优化设计。对多种截面形状的声屏障和轨边矮墙的研究表明，声屏障的各参数对其经济性和降噪性能的提高都是重要的，整体优化设计方法能够使设计参数更加合理，较目前多种设计方法有更好的经济性和降噪性能；通过轨边矮墙与声屏障的比较和折角声屏障的效费研究，发现两者相比直立声屏障均可大幅降低降噪成本。

关键词： 列车   线路   接触网   系统   动力学   服役模拟  

摘要： 随着列车运行速度的提高,列车与线路、接触网等固定设备的相互作用加剧,而且受到气流的强烈作用,传统的车辆系统动力学研究方法已经无法精确描述高速列车的运动特征.提出开展高速轮轨系统动力学研究,总结分析了高速轮轨系统动力学的研究体系,建立了考虑线路、列车、弓网和气流耦合的高速轮轨系统动力学模型,并具体给出了各子系统的运动方程和各子系统之间的耦合关系式.在此基础上,建立考虑广义失效模型的高速轮轨系统动力学模型和服役仿真体系,从而拓展了现有车辆系统动力学研究的范围和作用.