关键词： 高速动车组   轮轨廓形   平滑方法   轮轨接触关系   蛇行运动分岔  

摘要： 文中提出了一种异常值剔除结合分段小波降噪的实测轮轨廓形平滑方法;建立了某高速动车组拖车非线性动力学模型,通过降速法计算车辆蛇行运动临界速度;对比分析了采用小波降噪和样条拟合方法平滑轮轨廓形对轮轨接触几何关系和车辆蛇行运动的影响。结果表明:样条拟合参数选取不当会导致对原始廓形的欠拟合或过拟合;小波降噪能较好地去除廓形中的噪声和畸变点;合理的轮轨廓形平滑处理可提高动力学仿真效率和计算精度,蛇行运动分岔更符合实际运营情况。

关键词： 蠕滑曲线   Polach模型   车辆动力学   蠕滑力/率关系   黏着系数  

摘要： 由于铁路系统的开放性,轮轨界面难以避免遭受第三介质(如水、油、雪等)的侵袭,轮轨蠕滑特性将因此改变。为研究轮轨蠕滑曲线对车辆-轨道动态相互作用的影响,首先,基于最小二乘法原理获得适用于Polach接触模型的参数,以模拟水介质条件下40~400 km/h行车速度范围内的实测轮轨蠕滑曲线;随后,采用SIMPACK多体动力学仿真软件建立车辆-轨道动力学模型,利用FASTSIM算法和Polach模型分别模拟理想条件与实测轮轨蠕滑曲线,以300 km/h运行速度为例,详细对比这两种蠕滑曲线条件下车辆-轨道动态相互作用的差异,并进一步分析运行速度的影响。研究表明:车辆运行速度为300 km/h时,实测轮轨蠕滑曲线对应的轮对横移量和轮对摇头角分别为干态工况结果的1.375倍和3.2倍,进而导致纵/横向蠕滑率明显大于干态工况结果;速度所致轮轨蠕滑曲线的差异对轮轨蠕滑力、脱轨系数以及磨耗指数影响较大,速度为160 km/h时尤为显著。因此,在进行车辆-轨道耦合动力学仿真分析时,有必要考虑实测的轮轨蠕滑曲线。

关键词： 载荷识别   卡尔曼滤波   轮轨垂向力   机车车辆   车辆轨道耦合动力学  

摘要： 轮轨作用力是评估轨道车辆运行品质的关键指标。为了实现轮轨垂向力的在线监测，提出了一种基于平方根容积卡尔曼滤波（SRCKF）算法的轨道车辆轮轨垂向力识别方法。以考虑悬挂元件非线性的车辆-轨道垂向耦合动力学模型为例，建立包含轮轨垂向力和车辆部件状态变量的非线性过程函数，将车体、构架和轮对垂向加速度作为观测量，基于平方根容积卡尔曼滤波算法递推识别轮轨垂向力。进一步建立整车动力学模型及其对应的17自由度轮轨垂向力估计模型，对车辆在实际不平顺激扰下的左右侧轮轨垂向力进行识别。仿真结果表明，采用提出的方法识别垂向车辆模型在随机不平顺、钢轨波磨不平顺和钢轨焊缝不平顺作用下的轮轨垂向力时，轮轨垂向力识别值在时域和频域与仿真值均有较高的吻合度，两者的相关系数分别为0.988、0.999和0.969；采用提出的方法识别整车模型的轮轨垂向力时，左右侧轮轨垂向力的相关系数最低分别为0.747和0.720，左右侧轮轨垂向力之和的相关系数为0.999。

关键词： 滚动噪声   低温   板式高速铁路  

摘要： 中国高铁运营跨越多个气候带,且面临着向更高纬度国家输出高铁设备的契机,低温对滚动噪声的影响有必要进行系统的预测与研究。针对国内应用较广的300-1型和WJ-8型扣件,对其在不同低温时的装配动刚度和损失因子进行试验,基于试验结果和建立的板式轨道高速铁路滚动噪声预测模型,对低温条件下高速铁路滚动噪声开展研究。研究表明,随着环境温度的下降,滚动噪声对标准点等效连续A声级的贡献值也会变小,当温度达到轨垫板材料的玻璃化温度后,温度的下降对贡献值的影响变小,甚至会使滚动噪声小幅上升。对300-1型扣件和WJ-8扣件来说,和10℃的滚动噪声相比,350 km/h运行速度下滚动噪声贡献值的最大降幅分别可以达到4.0dB(A)和3.1d B(A);这个降幅主要来自于钢轨贡献的变化,如果列车运行速度更低,总的A声级将对温度更为敏感;从三分之一倍频的分频上看,在2000 Hz以下的频率,有必要考虑空气参数随温度的变化。

关键词： 高速铁路   轮轨系统   刚柔耦合模型   柔性轮对   车轮多边形   动力响应  

摘要： 基于刚柔耦合动力学理论建立柔性轮对车辆-轨道刚柔耦合动力学模型,结合现场实测轴箱加速度验证了模型的可靠性。采用谐波叠加法模拟车轮多边形,对比了有无车轮多边形对轮对振动加速度的影响。在此基础上,分析了车轮多边形参数(如多边形阶次、幅值变化)对轮轨系统振动的影响。结果表明,车轮多边形将导致柔性轮对垂向加速度显著增大;与刚性轮对模型相比,柔性轮对及转向架的垂向加速度显著增大,此时多边形激振频率(674 Hz)成为影响其垂向振动的主要因素;轮对垂向加速度随多边形阶次的增加先增大再减小,当车轮多边形阶次为20阶时,轮对垂向加速度达到最大值;钢轨垂向加速度随多边形阶次的增加而增大;轮对垂向加速度、钢轨垂向加速度随多边形幅值的增大而增大。

关键词： 重载机车   轮轨黏着   复杂轮轨摩擦条件   车辆轨道耦合动力学   最优控制阈值PID防滑控制  

摘要： 轮轨黏着利用对重载列车的牵引和制动至关重要,尤其是在轮轨低黏着接触条件下。为解决重载列车运行中受复杂轮轨摩擦条件以及牵引载荷等因素影响的轮轨黏着利用和防滑控制问题,建立重载列车-轨道耦合动力学模型,主要包括重载列车子模型、轨道子模型、轮轨动态相互作用模型和考虑最优轮轨黏着利用的防滑控制模型,基于该模型分析了复杂轮轨摩擦条件下重载机车的轮轨滚动接触特性,系统地对比分析不同防滑控制模型对机车轮轨黏着利用的影响。仿真结果表明,牵引工况下,轮轨摩擦条件对轮轨动态相互作用的影响显著;相比定蠕滑率阈值的防滑控制,采用最优控制阈值PID防滑控制策略能够提高轮轨黏着利用率。

关键词： 高速列车   连续测力轮对   工况   轮轨力   分布规律  

摘要： 轮轨作用力是考量高速列车运行安全性和平稳性最关键的参数。随着运行速度的不断提高,高速列车动力学性能和走行部可靠性问题不断增多,开展高速状态下轮轨载荷特征、分布规律和安全性的研究显得愈发重要。采用连续测量测力轮对测量某高速列车在不同线路状况、运用速度下的轮轨作用力,分析研究直线、曲线、不同型号道岔等工况下的轮轨力时频特性、统计分布规律。结果表明,有砟轨道的轮轨力频响范围部分大于无砟轨道。轮轨力样本普遍呈正态分布,垂向力分布离散程度与速度正相关,而曲线工况下,横、垂两向力的分布均值取决于曲线的欠超高量。脱轨系数和轮重减载率最大值均出现在侧向过岔时,18号、42号道岔脱轨系数分别为0.49、0.37,两种型号道岔轮重减载率分别为0.20和0.23,满足安全要求。上述结论为轮轨动力学试验提供了参考,也为高速铁路设计给出建议。

关键词： 钢轨硬度   沙尘暴   氧化   磨损   疲劳损伤  

摘要： 为研究戈壁和沙漠中等强度沙尘暴环境下钢轨硬度对轮轨滚动磨损和损伤的影响,采用风沙环境双盘滚动接触疲劳试验机对四种不同硬度的珠光体钢轨材料进行了轮轨滚动试验。结果表明,戈壁和沙漠中等强度沙尘暴环境下,随着钢轨硬度增加,平均黏着系数均无显著变化,车轮磨损率均先减小后增加,但钢轨磨损率在戈壁和沙漠中等强度沙尘暴环境下分别呈下降和上升趋势;这两种中等强度沙尘暴环境下,车轮的磨损机制主要为氧化磨损和疲劳磨损,且车轮氧化磨损随着钢轨硬度的增加而逐渐加剧,而钢轨的磨损机制主要为疲劳磨损;随着钢轨硬度的增加,这两种中等强度沙尘暴环境下,钢轨剖面裂纹深度总体均呈下降的趋势,表明钢轨的疲劳损伤随着钢轨硬度的增加而逐渐减轻;由于疲劳损伤对轮轨运行安全的影响比磨损更大,综合考虑钢轨材料的抗滚动磨损性能和抗滚动接触疲劳性能可以得出,高硬度的热处理钢轨更适合用于中等强度沙尘暴环境。

关键词： 高速铁路   现场试验   线路平顺性   轮轨力   钢轨振动加速度  

摘要： 为提高一高速铁路道岔焊缝处的轨道平顺性,解决列车通过时有异响等问题,分别采用传统垂直打磨机和数控钢轨精磨机对某1/18道岔的焊缝处进行了打磨。通过现场试验,测试了道岔打磨前后线路不平顺及列车通过时的轮轨力和振动加速度。对比打磨后钢轨平顺性和动力学性能的变化,分析两种打磨机的打磨效果及打磨遍数的影响。测试结果表明:两种打磨机均可改善道岔钢轨焊接接头平顺性;打磨后车辆通过时轮轨力、钢轨振动加速度均有所改善,且精磨机的改善效果大幅优于垂磨机;采用精磨机打磨结束后,振动频率3.0~7.0 kHz附近的钢轨振动响应幅值大幅下降,钢轨振动加速度大幅减小。

关键词： 轮轨关系   摩擦系数   接触力学   有限元分析  

摘要： 为了探明在牵引工况和制动工况下的列车轮轨滚动接触行为,从而为今后轮轨损伤机理的研究提供理论基础,以CRH2-300型动车组轮轨为研究对象,通过有限元仿真研究了基于牵引制动性能摩擦系数模型的轮轨接触力学行为,结果表明:基于经验模型的摩擦系数显著大于基于牵引、制动模型的摩擦系数及新干线模型的摩擦系数,新干线模型的摩擦系数与基于牵引制动性能模型的摩擦系数较为接近;牵引工况下的切向力云图呈现两点接触形态,且沿运行方向前端的点接触切向力明显大于运行方向后端,而在制动工况下,切向力在起始时刻为单点接触,随后变为两点接触;在轮轨接触点处,车轮S23切应力呈圆弧形且走势与车轮角速度方向一致,钢轨与车轮S23切应力圆弧走势对称。