关键词： 重载列车   轮轨接触条件   车辆—轨道耦合动力学   防空转控制   轮轨黏着特性  

摘要： 表面接触状态对轮轨摩擦系数和黏着特性影响显著。基于车辆—轨道耦合动力学理论,建立了考虑轮轨防空转控制的重载列车—轨道耦合动力学模型。利用该数值模型分析了接触状态对轮轨动态相互作用的影响,系统地对比研究了不同防空转控制策略对轮轨黏着性能的影响。分析结果表明:轨面接触状态和防空转控制阈值对轮轨法向相互作用及黏着特性影响显著;相比于定阈值的PID轮轨防空转控制,当采用最优转矩控制策略时牵引效率更高。

关键词： 地铁车辆   轮轨粗糙度   车轮不圆度   车轮镟修   车辆噪声  

摘要： 针对地铁车辆运行噪声较大的现象,对车轮不圆度及线路上不同位置的钢轨粗糙度进行测试。分析了轮轨粗糙度变化对车辆噪声的影响。研究发现:该测试线路的钢轨粗糙度显著高于国际标准ISO 3095:2013的限值,且曲线上钢轨粗糙度更高,是该地铁噪声较大的主要原因;在车轮镟修后,受镟修操作及工艺的影响,Tc(带司机室的拖车)与Mp(有受电弓的动车)的车轮轮周低阶多边形及长波粗糙度下降,但其表面短波粗糙度均显著增大,且Mp车粗糙度增加更大,导致镟轮后车辆噪声急剧升高。因而,合理的轮轨粗糙度维护策略和效果,才可降低地铁车辆噪声。

关键词： 弹性车轮   接触行为   轮轨关系   橡胶元件  

摘要： 文章针对含有压剪复合型橡胶元件的弹性车轮,深入研究了车轮在滚动过程中的接触行为。基于轮轨耦合有限元模型,得到了接触斑在静止和不同速度下的变化规律,给出了轮轨接触应力和最大等效应力的特征以及摩擦耗散的能量、应变能的变化规律。结果表明,不同车速下,弹性车轮接触斑形状与刚性车轮相比有明显不同;弹性车轮轮轨接触应力明显小于刚性车轮,橡胶元件起到了吸收轮轨接触应力的作用;弹性车轮滚动时摩擦耗散的能量总体小于刚性车轮,应变能总体大于刚性车轮,究其原因是因为橡胶元件在车轮滚动时通过大变形吸收了能量。

关键词： 电力机车   滚动接触疲劳   低黏着   多体动力学   损伤函数  

摘要： 大功率电力机车在日常运营中不可避免遇到轨面局部低黏着(摩擦系数小于黏着需求)现象,为研究该现象对机车车轮名义滚动圆附近萌生的第3类滚动接触疲劳(简称“RCF3”)的影响,基于多体动力学仿真软件Simpack建立机车动力学模型,利用损伤函数预测轨面有局部低黏着时车轮的裂纹萌生速率。结果表明,直线下坡电制时,仅单侧轨面的低黏着能增大两侧车轮RCF3的萌生速率;曲线下坡电制时,仅单侧轨面的低黏着可增大另一侧车轮RCF3的萌生速率。双侧轨面均有低黏着时,RCF3萌生速率随低黏着区长度的增大而先增加后下降,直至磨耗主导。当轨面低黏着区长度小于车轮周长时,可导致RCF3仅在车轮局部萌生或萌生速率沿周向分布不均。

关键词： 测力轮对   高频轮轨力   模态分析   谐响应分析   全相位滤波器  

摘要： 轨道交通领域常采用测力轮对方法对轮轨力进行检测。目前测力轮对方法仅适用于低频轮轨力的测量,而轮轨力存在高频成分时其测量效果较差。为了实现高频轮轨力测量,本文对高频轮轨力测量方法进行研究。首先,通过轮对模态分析和谐响应分析,发现在高频段,由于轮对存在模态共振现象,辐板应变与激励信号不再是线性关系,使得高频轮轨力测量时出现较大误差。为了消除轮对模态共振的影响,基于传统FIR滤波器,通过考虑滤波器系数在长度固定时的所有分段情况,设计了一种全相位滤波器。采用本文设计的全相位滤波器可以计算得到较为准确的高频轮轨力。本文的研究成果为高频轮轨力测量方法提供理论基础。

关键词： 高速列车   柔性轨道   制动工况   轮轨动态响应   振动  

摘要： 为探究制动条件下高速列车轮轨动态响应,利用Abaqus和Simpack建立了考虑钢轨柔性变形的车辆-轨道空间耦合动力学模型。基于多体动力学理论,该模型考虑了车体、构架、轮对、轴箱等车辆系统关键部件的6个自由度,并通过轮轨垂向与切向作用关系,实现车辆与轨道系统的动态耦合。通过与试验结果对比,验证了模型的有效性。基于此,分析了柔性轨道和制动工况对轮轨作用及轴箱振动的影响。结果表明,相比于刚性轨道,柔性轨道上的轮轨垂向接触力和纵向蠕滑力均明显更大,且轴箱振动更为剧烈。随着制动力矩的增加,第一轮对的垂向接触力增大而第二轮对的垂向接触力减小。随着车辆速度等级的增加,轮轨垂向接触力、纵向蠕滑力和车轮磨耗系数均增大;此外,相比垂向接触力,制动力矩对轮轨纵向蠕滑力和车轮磨耗系数的影响更为显著。

关键词： 轮轨接触几何   约束方程   牛顿迭代法   Python  

摘要： 基于轮轨之间的几何约束关系提出一种新的基于约束方程的牛顿迭代算法,该方法根据轮轨接触点处法向矢量方向相反、接触点坐标相同的几何约束关系建立约束方程组,采用牛顿迭代法求解非线性方程组得到轮轨接触点位置。采用Python编写了轮轨接触几何关系计算程序,用S1002CN车轮踏面与CHN60钢轨匹配接触几何关系的计算,验证该算法的有效性、准确性和效率。计算结果表明该算法能快速准确地计算轮对在任意运动姿态下与钢轨的接触点。

关键词： 磨损   轮轨   寿命   Ni60基合金粉末材料   激光熔覆  

摘要： 针对轮轨磨损现象,文章基于激光熔覆试验,研究激光熔覆技术在提升轮轨材料抗磨损性能方面的作用。试验以磨损的高速列车轮轨为基体材料,一组轮轨基体表面以Ni60基合金粉末材料对其进行激光熔覆试验处理,另一组轮轨基体不做表面处理,然后分别进行硬度测试和摩擦磨损测试。结果表明,激光熔覆技术可以明显改善车轮和钢轨的综合性能,降低其使用成本。

关键词： 高速铁路   几何梯度法   数值模拟   轮轨动态力   焊接接头   几何不平顺   平直度  

摘要： 通过建立三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,对高速行车条件下钢轨焊接接头几何不平顺处的轮轨动力相互作用进行了分析,明确了适用于400 km/h速度等级线路的钢轨焊接接头几何梯度与轮轨动态力的定量关系。将所提出的几何梯度法应用到某线路20例实测钢轨焊接接头几何不平顺的预测,并与数值模拟结果对比,验证方法的有效性。结果表明:列车以400 km/h通过平直度为0.2 mm的钢轨焊接接头时,其最大轮轨力约为静轮载的2.77倍,小于线路设计时常选用的3倍动态系数;几何梯度法能够考虑实测钢轨焊接接头几何不平顺,与数值模拟结果一致,可用于钢轨焊接接头几何不平顺的快速评估。

关键词： 地铁   有限元   边界元   轮轨粗糙度   轮轨噪声  

摘要： 轮轨粗糙度是影响轮轨声源进而影响车内噪声的关键因素。本文基于结构有限元、声学边界元和轮轨接触力模型建立了轮轨滚动噪声预测模型,分析了120 km/h运行速度下不同轮轨粗糙度对轮轨噪声的影响。得出如下结论:120 km/h轮轨噪声主要能量集中在中高频段,且在800 Hz频段处有峰值。与车轮镟修前相比,车轮镟修后轮轨噪声总值为107.8 dB(A),降低12.1 dB(A)。车轮粗糙度主要影响轮轨噪声中高频段。不同等级钢轨粗糙度对应的轮轨噪声在106.9~117.9 dB(A)之间,且钢轨粗糙度对轮轨噪声全频段均有影响,对低频影响相对较大。