关键词： 有限元法   荷载工况   接触面积   接触电阻  

摘要： 高速铁路站内绝缘节烧损事故时有发生,轮轨接触电阻是引起轮轨电弧造成绝缘节烧损的重要指标,因此准确计算接触电阻是分析绝缘节烧损问题的重要基础,接触电阻的大小主要取决于轮轨接触斑点的面积。对此,通过有限元分析软件ANSYS计算不同荷载工况下轮轨接触面积,分析列车轴重和偏移量对接触电阻的影响规律。结果表明,轴重从9 t增加到27 t时,轮轨接触电阻减小近36.2%;横移量增大10 mm时,轮轨接触电阻减小18.9%。轮轨接触电阻的变化随着轴重和轮轨横移量的增加呈现相同变化趋势。

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： 地铁车辆   车辆-轨道耦合动力学   非赫兹接触模型   牵引/制动载荷   复杂轮轨黏着条件   轮轨系统动态相互作用  

摘要： 牵引/制动载荷和轮轨黏着条件对轮轨系统动态相互作用影响显著,尤其是轮轨切向作用。基于车辆-轨道耦合动力学理论,建立地铁车辆-板式轨道空间耦合动力学模型;由于轮轨接触斑形状以及接触应力分布实际上呈明显的非赫兹特性,因此建立考虑轮对摇头角的轮轨非赫兹法向接触模型以及相应的轮轨非赫兹蠕滑模型,并用于耦合动力学的轮轨动态相互作用计算中。基于所建立的动力学仿真模型,系统分析牵引/制动载荷以及复杂的轮轨界面黏着条件对轮轨系统动态相互作用的影响。结果表明,牵引/制动载荷和轮轨黏着条件对轮轨切向接触应力及黏-滑区域分布影响显著,在干燥接触条件下,随着牵引/制动载荷的增大轮轨切向应力幅值增大,黏着区域减小,而当牵引/制动载荷较高且轮轨黏着水平较低时,接触斑内表现为全滑动状态。研究结果可为车轮/钢轨异常磨损和型面优化设计进一步研究提供理论基础。

关键词： Polach轮轨蠕滑   盘式制动系统   非线性动力学   高速列车  

摘要： 为了揭示在制动工况下轮轨蠕滑对高速列车非线性振动的影响,考虑Polach轮轨蠕滑和盘片Stribeck摩擦,建立了高速列车盘式制动系统的3自由度非线性动力学模型,采用数值积分法求解制动系统的振动响应,并与线路试验数据进行对比,验证了模型的有效性。通过该模型进一步研究了低速下盘式制动系统非线性动力学行为,对比分析了Polach轮轨蠕滑模型与双线性轮轨蠕滑模型的差异;探究了平均蠕滑率和轨面条件对制动系统振动的影响;揭示了轮轨黏着与盘式制动系统非线性行为的相互作用机理。结果表明:相比于双线性轮轨蠕滑模型,Polach轮轨蠕滑模型受车速影响更为明显,更加符合实际服役情况;平均蠕滑率增大、轨面条件变差将导致混沌运动出现时的制动压力更小,混沌-周期振动交替出现的次数增加,制动系统振动行为更为复杂。

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： 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： 重载铁路   试验研究   提速   车辆稳定性   轮轨动态相互作用  

摘要： 为研究重载铁路既有线提速(由80km/h提至90km/h)对列车通过曲线的稳定性及其轮轨动态相互作用的影响,开展车辆动力学及轨道动力学试验。试验结果表明:车辆稳定性测试中,随运行速度提高,万吨重载列车的车体、构架及承载鞍加速度普遍小幅增大,其范围分别为0.02g~0.20g、0.13g~0.33g和5.2g~48.8g,相比重车工况而言,空车工况下构架加速度受列车运行速度变化的影响更为显著;轨道结构测试中,轮轨垂向力及横向力的范围分别为101.91~168.30kN和23.51~86.22kN,重载列车提速引起轮轨横向力小幅波动;钢轨及轨枕的垂向加速度范围分别为20.32g~59.32g、2.75g~7.50g,钢轨及轨枕加速度均随列车速度的增加而增大;测试中,车辆稳定性及轮轨动态相互作用指标均小于安全限值。

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： 嵌入式轨道   焊接不平顺   轮轨接触   动力响应   超弹性材料  

摘要： 嵌入式轨道结构内的聚氨酯填充材料具有非常明显的超弹性力学特性,对轨道系统的力学行为及振动噪声有较大影响。为研究填充材料超弹性特性对嵌入式轨道轮轨系统动力特性的影响,以焊接接头不平顺为例,建立了考虑填充材料超弹性本构的嵌入式轨道三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,分析了焊接接头不平顺对嵌入式轨道轮轨瞬态滚动接触力学行为的影响。结果表明:考虑填充材料超弹性本构的嵌入式轨道模型可以很好的模拟高分子材料受到外力冲击时的能量转换及减振过程。焊接接头不平顺中的短波不平顺波长和波深对轮轨冲击响应的影响十分显著。轮轨冲击载荷随车速的增加而增大,所对应的轮轨动态响应主频频段也会明显上移。钢轨表面接触应力极值出现的位置与焊缝几何形状关系很大,接触斑面积和接触应力的峰值基本出现在焊缝的低塌处。聚氨酯填充材料在对于较低频率(400 Hz以下)的振动的抑制作用不明显,对500~2000 Hz的高频振动具有良好的抑制作用,嵌入式轨道的减振特性表现出一定的频率相关性。

关键词： 车轮磨耗   驱动系统   柔性车轮   刚柔耦合   轮轨接触特性  

摘要： 作为轨道车辆常见的车轮损伤类型,车轮异常磨耗对列车安全运营形成巨大挑战,严重影响轨道交通高质量发展,同时,其形成机理及关键影响因素也长期困扰着铁路科研人员。作为轨道车辆传递牵引动力的关键装置,驱动及传动系统作为激励源和激励传递路径参与整车耦合振动,特别是扭转振动,显著影响着轮轨动态相互作用,而在车轮磨耗研究中却是常被忽略的因素。本文基于模态叠加法和多体动力学理论,在考虑柔性车轮的基础上,分别建立考虑驱动与传动系统和不考虑驱动与传动系统的刚柔耦合车辆动力学模型,通过FaStrip与USFD相结合建立的磨耗模型,分析在车轮磨耗影响下驱动与传动系统对轮轨动态接触特性的影响。研究结果表明,驱动及传动系统对车轮磨耗的发展起到了明显的促进作用,从而对轮轨接触动态响应的影响显著,特别是考虑驱动及传动系统后,柔性车轮齿轮一节径模态伴随轮对横向弯曲容易被激发,对轮轨横向蠕滑率影响远远大于对纵向蠕滑率和自旋蠕滑率的影响。因此,在进行车轮磨耗机理分析及激励计算时应考虑驱动及传动系统的影响。