关键词： 高速列车   车轮不圆顺   轮轨损伤   黏着系数   塑性变形层  

摘要： 在JD-DRCF/M型滚动接触疲劳/磨损试验台上开展了有/无偏心车轮配副的轮轨滚滑接触摩擦学试验,对比分析了一阶不圆顺车轮和正常圆顺车轮对轮轨界面黏着、车轮表面损伤与滚动接触疲劳特性的影响。结果表明:车轮不圆顺会显著减小轮轨间黏着系数,湿态下不圆顺车轮的轮轨黏着系数不足0.2,影响列车安全运行和牵引效果;车轮不圆顺明显加剧了钢轨磨耗,同时导致车轮沿周向的表面损伤表现出显著差异。具体来说,凸起侧附近疲劳剥落和撕裂断口特征最为明显;迎向凸起侧较背向凸起侧表面剥落更严重、疲劳裂纹扩展角更大;迎向凸起侧表面点蚀现象相对明显,背向凸起侧车轮表面黏着层堆积严重;此外,随着车轮滚动半径r_(θ)由最小值到最大值再到最小值循环变化,不圆顺车轮沿周向的表面粗糙度、表面硬度和塑性变形层厚度大致均呈先逐渐增加、经过凸起侧附近后又逐渐下降的趋势。

关键词： 高速轮轨试验台   有限元方法   轮轨静态接触   应力   相似性  

摘要： 为研究缩尺车轮−环轨试验台对我国高速铁路服役轮轨的模拟能力,以轮轨滚动行为模拟试验台为例,分别建立轮轨静态接触有限元模型以及我国典型高速铁路系统的全尺寸服役轮对−轨道接触有限元模型,分析轮径、钢轨曲线半径、轮轨几何等非恒定缩尺比例因素存在时的轮轨接触相似性,对比试验和服役轮轨系统在不同冲角、横移、相对位置等条件下的轮轨静态接触解,具体包括最大接触压力、接触斑面积及轨内Von Mises等效应力。研究结果表明:在最大法向接触压力相等的模拟准则下,高速轮轨系统对应的试验车轮垂向载荷为10.56 kN,而其在最大轨内Von Mises等效应力相等的模拟准则下的相应载荷为9.34 kN。冲角和轮轨相对于轨枕的位置的影响可以忽略;试验车轮横移−3.0~1.0 mm与服役轮对相应横移−9.0~3.0 mm条件下的最大接触压力相对误差小于5.2%,接触压力分布、接触斑面积、轨内Von Mises等效应力等均具有良好相似性,但在更大正向横移下接触状态存在无法忽略的差异。由此可见,在负向和正向小横移时,轮轨滚动行为模拟试验台在轮轨法向接触方面能够精确地模拟服役轮轨系统。

关键词： 城市轨道交通   轨道   轮轨噪声   钢轨波磨  

摘要： 城市轨道交通中钢轨的波磨问题不仅会影响钢轨的使用寿命,还会诱发轰鸣噪声,影响乘车环境。为探究钢轨波磨诱发轮轨轰鸣噪声的特性,开展现场波磨测试,获取真实的波磨状态下轨道不平顺数据。基于列车-轨道耦合动力学,对比常采用的美国6级轨道高低不平顺谱,分析了在实测的波磨短波不平顺激励条件下的轮轨相互作用力。将轮轨相互作用作为激励条件,分别输入考虑了详细约束条件的轮轨有限元模型中,结合边界元方法预测并分析了波磨条件下的轮轨噪声辐射特性。结果表明,钢轨波磨会显著增加轮轨振动频率在200 Hz以上的相互作用,使得轮轨振动加剧,从而导致轰鸣噪声产生。

关键词： 轨道   里程校准   动态检测   对比验证   轨道几何状态   轮轨力   轨道病害综合分析  

摘要： 轨道动态几何状态与轮轨力是服役状态的重要指标,对这两种指标进行综合分析能更全面、准确地评价轨道质量,但由于轮径值偏差、线路长短链、车辆运行中产生滑动摩擦等原因,检测结果里程与线路真实里程偏差较大,影响数据分析应用的准确性,且难以对两种数据进行关联分析。本文提出了统一采集和分散采集模式下轨道动态几何状态与轮轨力检测数据的里程校准方法。统一采集模式下,先校准轨道动态几何状态检测数据的里程,再将轮轨力检测数据的里程与之同步对齐校准。分散采集模式下,采用特殊区段、线路要素与检测波形关联分析的方法,实现对轮轨力检测数据的里程校准。对某地铁线路真实检测数据进行校准验证,结果表明:统一采集模式下校准后误差小于0.6 m,分散采集模式下校准后误差小于2.0 m。将该校准方法应用于轨道动态几何状态与轮轨力检测数据可视化展示软件,进一步证明了该方法的有效性与应用价值。

关键词： 在线仿形铣削   轮轨接触应力   铣削残余波长   铣削残余波高   理想标准轨廓  

摘要： 基于轨廓在线仿形铣削原理,建立不同铣削速度和铣削深度下,铣削残余波纹的波长、波高、廓形偏差等铣削特征参数的计算模型,开展铣削特征参数理论计算及轨廓在线仿形铣削试验,证实理论计算与试验结果基本吻合。利用轨廓在线仿形铣削特征参数,进行轮轨接触应力仿真分析。研究表明,直径800 mm铣盘的铣削移动速度为300~1 000 m/h时,铣削后残余波长为3~12 mm,残余波高为0.01~0.03 mm,轮轨接触区域最大廓形偏差为±(0.11~0.19) mm;轴重为14、19、23 t时,铣削后轨顶面受到的最大轮轨接触Von Miss等效应力分别为1 002、1 079、1 139 MPa,超过理想标准轨廓相应受到的最大轮轨接触Von Miss等效应力为126、85、65 MPa。轨廓在线仿形铣削优选特征参数为铣削速度为600 m/h和铣削深度为0.4 mm。

关键词： 轮轨匹配   高速铁路   凹形磨耗车轮   等效锥度   滚径差   轮轨接触  

摘要： 为改善高铁动车组因车轮踏面中央凹形磨耗恶化的轮轨关系,对比分析了高速铁路各型车轮踏面的轮轨匹配特性。凹形磨耗车轮因丧失重力刚度恢复力反馈响应,导致轮轨蠕滑增大,不良接触愈演愈烈。对比LMA、S1002G和XP55及典型凹形磨耗型面的匹配关系发现,型面选配需合理匹配转向架悬挂特性。LMA大接触斑和轨顶中心的接触位置易于形成共形接触,不利于延缓凹形磨耗;S1002G等效锥度及接触点位置在更窄的轨道窗口内非线性变化,不利于磨耗均匀发展,踏面名义位置处接触斑面积的峰值特征易形成集中磨耗;XP55保持锥度、接触斑面积的(近)线性变化,靠近钢轨工作边轨距角7 mm的初始钢轨接触位置利于克服轨顶共形接触。可借鉴XP55理念优化高速轮轨匹配关系。

关键词： 重载铁路   轨底坡   磨耗   轮轨接触   轮轨接触疲劳  

摘要： 为探讨不同轨底坡设置条件下轮轨接触关系及钢轨受力情况,建立C80型重载货车动力学模型,在轨底坡为1/20、1/30、1/40及无轨底坡条件下,对比分析轮轨接触特性、行车安全性、蠕滑特性及轮轨磨耗趋势。分析结果表明,针对目前重载货车普遍使用的LM型车轮踏面,内外轨均设置1/20轨底坡的布置方案将有利于小半径曲线地段货车通过时钢轨受力,缓解小半径曲线地段频发的钢轨波磨、异常磨耗及轮轨接触疲劳现象,有效提升钢轨使用寿命。在曲线内侧,由于垫板失效等原因导致无轨底坡时,轮轨接触区域明显向钢轨轨角区域外移,相较于设置轨底坡工况,接触面最大应力增幅为15.5%、脱轨系数增幅为10.2%、蠕滑作用及磨耗增幅分别为16.5%和12.6%。因此,应在线路工务养护过程中重视钢轨波磨病害整治及轨底坡保持,并对轨下垫板失效地段及时进行检修,线路设计时应根据不同的线路条件设置合理的轨底坡。

关键词： 轨距   轨底坡   60N钢轨   磨耗车轮   高速道岔   轮轨接触  

摘要： 为研究60N钢轨350 km/h 18号高速道岔合理的轨距和轨底坡,利用60N钢轨高速道岔关键断面和实测LMA磨耗车轮,基于迹线法原理和Kalker三维非赫兹滚动接触理论,分析不同轨距和轨底坡参数下的轮轨接触几何和力学特性,并与CHN60钢轨高速道岔计算结果进行对比.结果表明:在保证安全的前提下适当将轨距加宽可改善轮轨匹配关系,提升列车过岔平稳性,减小轮对横移量大于8 mm时的轮轨接触应力和表面滚动接触疲劳因子,延长尖轨使用寿命;轨底坡为1/30、1/40和1/50时,轮轨接触参数相差较小,匹配性能较优;轨底坡为1/10和1/20时,横向不平顺和轮轨滚动接触疲劳因子普遍较大,且1/10轨底坡对车轮磨耗的适应性较差;与CHN60钢轨高速道岔相比,60N钢轨高速道岔的等效锥度普遍更小,列车过岔平稳性更优;车轮磨耗易导致车轮在轮轨过渡区段空转,引起尖轨伤损.

关键词： 中低速磁浮列车   轮轨式地铁列车   能耗   噪声   运行平稳性   整车试验  

摘要： 中低速磁浮列车与传统轮轨式城轨列车的技术特性之间存在显著的差异,目前仍然缺乏对这些差异直接进行对比分析的整车测试数据。对某A型磁浮和某B型地铁列车在能耗、噪声和运行平稳性3个方面进行了整车线路实测,结果显示A型磁浮列车在具有相似的典型运行能耗组成的情况下,具有更高的单位起动加速能耗,且在速度46~80 km/h时具有更大的运行阻力,所以其牵引能耗显著超过传统轮轨式城轨列车;两列车在内部噪声水平上无明显区别,A型磁浮列车在静止和加速工况下的外部噪声水平高于B型地铁,但在80 km/h的恒速工况下,外部噪声水平更低;A型磁浮列车具有更好的实测运行平稳性。