关键词： 轨道交通   轮轨接触   试验台   缩比模型试验可行性仿真  

摘要： 针对由轮轨接触饱和蠕滑率引起的高频振动造成钢轨损伤问题,提出了一种小比例环形轮轨接触试验台动态模拟方法。其采用环形轨道模拟轮轨持续接触运行工况,结合转向架与受电弓组成的试验车辆模拟轮轨接触振动耦合作用,通过两套牵引系统模拟轮轨接触运行中的纵向接触蠕滑、加速及制动等工况。通过计算确定了环形钢轨的最小曲线半径为7.00 m,经SIMPACK软件仿真分析获得的最大脱轨系数为0.668,符合安全运行要求。

关键词： 城市轨道交通   轨道交通建设   列车运行速度   列车运行安全   轮轨系统   交通污染   高速铁路   机车车轮  

摘要： 近几年来,在全球能源危机、生态环境劣化和汽车交通污染等因素催化下,包括铁路在内的轨道交通建设在世界各国迅速得到复苏。在中国,铁路和城市轨道交通更是一派火山爆发般的高速增长景象,截止2022年底铁路营业总里程已达到15.5万km,其中高速铁路已超过4.2万km,位列世界高速铁路国家的榜首。然而,随着铁路里程的不断增长、列车运行速度的不断提高,世界各国铁路部门都面临着一个新的挑战,即机车轮缘及线路钢轨的磨损量呈现急剧上升的趋势。实践证明,这不仅大幅增加了机车车轮和钢轨维修养护的工作量,而且还大幅增加了铁路部门的运行成本,甚至还在一定程度上增加了列车运行安全的风险。

关键词： 轮轨裂纹   FRNC3D   裂纹扩展   数值模拟   应力强度因子  

摘要： 用有限元软件ABAQUS结合三维断裂力学软件FRANC3D,建立了轮轨裂纹三维有限元模型,依据断裂力学原理对含有裂纹的轮轨模型进行数值模拟,分析了不同工况下的车轮裂纹扩展行为。结果表明,在裂纹的中间段,裂纹扩展速率随着裂纹长度的增大有“先快后慢”的现象,两端段反之;裂纹角为30°时的裂纹尖端应力强度因子(SIF)最大,裂纹更容易扩展;裂纹尖端应力强度因子随着轴重几乎呈线性增加;裂纹深度的增加,应力强度因子先增大,后逐渐减小,且处于接触斑附近的裂纹更容易扩展。

关键词： 重载铁路   钢轨波磨   有限元仿真   轮轨垂向力   波动性  

摘要： 钢轨波磨是重载铁路上常见的一种病害,且波磨波长范围较广,为研究列车经过不同波长的波磨区段时轮轨垂向力变化情况,利用ABAQUS软件建立有限元模型,仿真计算不同工况条件下的重载线路轮轨垂向力响应。首先,结合重载铁路轴箱加速度的分析和现场复核,归纳钢轨波磨区段主要参数特征;接着,根据归纳的波磨特征建立有限元仿真模型并利用既有实测数据验证仿真结果的正确性;然后,利用控制变量法计算轮轨动力学在不同车辆轴重、运行速度、扣件刚度和弹簧阻尼参数下的影响特性。最后,通过比较不同波长下的轮轨垂向力发现,相同工况下,重载铁路短波长波磨区段能引起轮轨垂向力更大范围的幅值波动。因此,重载铁路产生钢轨波磨初期,为避免异常的轮轨力,要及时打磨。

关键词： 轮轨   硬度匹配   磨损   微观组织  

摘要： 车轮与钢轨硬度是影响轮轨磨损的主要因素之一,合理的轮轨材料与硬度匹配对于减轻轮轨磨损、延长服役寿命具有十分关键的作用。当前我国铁路运营过程中存在2种硬度钢轨匹配4种硬度车轮的现象,材料匹配行为复杂。针对铁路轮轨材料和硬度的选用与匹配,至今尚无统一合理的规定与标准。从轮轨材料硬度出发,首先分析了国内外轮轨材料发展与硬度匹配的使用现状,发现不同国家和地区轮轨材料硬度的选用存在较大差异。具体表现为:日本新干线使用的车轮硬度远高于钢轨(HR/HW<1),欧洲高速铁路上HR/HW值接近1,而中国高速铁路系统中,轮轨种类多,硬度区间大。其次,总结了轮轨硬度匹配研究进展,明确材料硬度和轨轮硬度比(HR/HW)对磨损与滚动接触疲劳损伤都具有显著影响,但并没有形成统一的结论,且以往的材料选用经验并不完全适用于当前的铁路系统。然后,针对现阶段轮轨材料与硬度匹配研究,探讨了材料加工硬化、合金钢微观组织、表面热处理工艺、复杂服役环境与车轮运行参数等因素的潜在影响。最后,提出了以建立统一合理的实验标准与评价体系为前提,开展复杂服役工况下高速和重载轮轨材料损伤行为与失效机制研究,轮轨材料硬度/韧性最佳匹配行为与选配原则研究,以及轮轨磨损规律与服役寿命预测方法研究等未来研究趋势的展望。

关键词： 轮轨动力学   转向架   曲线几何参数   27 t轴重   曲线性能  

摘要： 27 t轴重的侧架交叉支撑转向架和副构架径向转向架是中国最近研制的两种重载货车转向架。为研究比较两转向架的曲线性能,分析曲线几何参数、轨道谱激励对不同类型转向架轮轨动力的影响特性,综合考虑转向架结构形式、技术参数和重载曲线轨道相关要求,建立重载货车⁃轨道耦合动力学模型和曲线参数化模型。结果表明,副构架径向转向架曲线性能在小半径曲线(≤800 m)线路上具有相对优势,曲线半径越小,优势越明显,但增大曲线半径和施加线路谱激励均会弱化其优势;两种转向架对外轨超高和缓和曲线长度变化的动力响应趋势基本一致,都在欠超高(0~15 mm)范围内轮轨综合响应较小;缓和曲线长度对两者均存在拐点,且拐点近乎相同,如当速度为80 km/h,曲线半径为800 m时,计算拐点都是约50 m,与TB 10627—2017《重载铁路设计规范》标准中规定的缓和曲线长度最小取值一致。

关键词： 地铁   钢轨波磨   黏滑特性   轨面缺陷   相位同步  

摘要： 针对地铁线路上普遍存在的波磨问题,依据实际运营情况,建立了车辆-轨道刚柔耦合数值模型,借助实测数据验证了模型的有效性.分析了直线和曲线轨道上的轮轨黏滑特性,并利用黏着系数总体离散率衡量了钢轨波磨的发生趋势,同时分析了黏滑振动的相位同步条件.结果表明:当不考虑轨面不平顺时,直线轨道轮轨界面具有发生横向黏滑振动的趋势,但振动强度相对较小;当存在短波不平顺时,直线轨道轮轨界面具有发生纵向黏滑振动的趋势,且振动强度相对较大;当存在长波不平顺时,直线轨道轮轨界面具有发生横向黏滑振动的趋势,但振动强度相对较小.对于直线无不平顺或存在长波不平顺情况,出现波磨或波磨进一步发展的原因与轮轨横向黏着系数达到饱和有关;而对于直线短波不平顺情况,波磨进一步发展的原因则与轮轨纵向黏着系数达到饱和有关.曲线轨道上内外侧轮轨均具有发生黏滑振动的趋势,且短波不平顺的存在会加剧黏滑振动强度.内侧轮轨界面纵横向黏着系数总体离散率大于外侧对应值,表明内轨更容易发生强度较大的黏滑振动,从而促使内轨波磨形成和发展.轨面固定缺陷会导致相同位置处产生同相位的钢轨磨耗,赋予同相位的周期黏滑振动,并沿着钢轨纵向发展,最终形成钢轨波磨.

关键词： 高速列车   制动工况   接触特性   制动特性   车轮磨耗   轮轨接触   制动力  

摘要： 为了研究CRH3高速列车的制动工况对车轮磨耗的影响,建立了高速列车的动力学模型,利用CRH3型动车组制动特性,确定列车在任何速度下的制动力,研究列车的制动初速度、轴重和摩擦系数对轮轨接触特性和磨耗的影响。研究表明:制动初速度对轮轨间的接触特性影响不明显;轴重对轮轨的接触特性影响很大,随着轴重的增加,轮轨间的横向蠕滑力和纵向蠕滑力都有很大的变化,且接触斑面积和磨耗指数都呈现明显的上升趋势;摩擦系数主要影响轮轨间的纵向蠕滑力和磨耗指数,随着轮轨间摩擦系数的增大,轮轨间的纵向蠕滑力近似呈线性关系增大。

关键词： 轮轨   公铁两用牵引车   运行安全  

摘要： 公铁两用牵引车作为轨道交通牵引车辆,广泛应用于轨道交通牵引、调车、轨道救援等领域,其安全性能至关重要。为保证公铁两用牵引车安全运行,对其轨道运行安全进行了研究,并通过试验测试,验证了车辆的安全性能,从而为同类产品设计提供了技术依据。

关键词： 轮轨界面   暖湿气流   宽温环境   黏着系数   响应行为  

摘要： 为研究不同服役温度下高湿度暖湿气流对车轮材料黏着与损伤的影响,为列车轮轨的安全可靠服役提供理论参考.本文作者利用轮轨滚动接触磨损/疲劳试验机模拟宽温环境(-55~60℃)下,着重考察间歇暖湿气流对高速轮轨界面黏着与车轮表面损伤的响应行为.结果表明:同种暖湿气流(RH 99%)作用下,环境温度对轮轨滚动接触界面的黏着与损伤存在显著影响;在低温环境下,轮轨间的黏着系数会瞬时大幅度下跌,而高温环境下反而出现轻微上升的现象.在低温工况下暖湿气流诱导下的车轮损伤(如塑性变形和表面疲劳裂纹等)明显高于高温环境,磨损机制由低温环境下的疲劳磨损和磨粒磨损为主逐渐转变为高温环境下的氧化磨损、黏着磨损和疲劳磨损.因此,为进一步保障高寒地区列车通过隧道等湿热环境时的安全可靠运行,暖湿气流诱导列车轮轨低黏着状态的行为须予以关注和引起重视.