关键词： 地铁   钢轨波磨   数值模拟   小半径曲线   轮轨动力特性   轮轨摩擦系数  

摘要： 针对地铁小半径曲线地段的钢轨波磨问题,建立地铁车辆-曲线轨道空间耦合动力学模型,分析曲线半径、行车速度、轮轨摩擦系数等参数对轮轨动力特性及钢轨波磨的影响。为控制钢轨波磨发展,对地铁线路的设计、运营和维护提出了建议。结果表明:曲线半径从800 m减小至300 m时,磨耗功率均方根增大2.7倍,标准差增大85%,过小的曲线半径是钢轨波磨频发的主要原因;小半径曲线地段列车实际运营速度可以略大于设计速度,取60 km/h,使曲线处于适当的欠超高状态,能够控制轮轨磨耗和钢轨波磨发展;轮轨摩擦系数过大会加剧轮轨磨耗,易发生钢轨波磨,然而轮轨摩擦系数过小也会加剧轮轨磨耗,因此建议轮轨间保持适当的润滑状态,轮轨摩擦系数在0.3左右为宜。

关键词： 地铁   钢轨波磨   现场测试   车辆-轨道耦合动力学   安全阈值  

摘要： 现场测试某地铁线路普通道床地段钢轨波磨和钢轨振动加速度,建立了地铁车辆-轨道耦合动力学模型,分析了不同特征钢轨波磨对轮轨系统动力特性的影响,提出了指导钢轨打磨控制波磨的波深安全阈值。结果表明:钢轨波磨主要发生在小半径曲线地段圆曲线内轨,主波长200~250 mm,最大波深约0.8 mm,直线地段出现短波波磨,主波长40 mm,最大波深约0.1 mm;波磨主要波长与轨道结构振动主频对应;钢轨波磨激励导致轨道结构振动较大,轮轨系统动力响应剧烈,尤其是70 mm以下的短波波磨;轮轨垂向力呈周期性波动,波动周期与波磨波长相同,周期内1/4波长处轮轨冲击振动达到峰值;钢轨波磨对轮轨系统动力响应的影响随着波长减小、波深增大而加剧;现有规程中指导钢轨打磨的波磨安全限值适用于长波波磨,对于波长30、40、50、60 mm的短波波磨,运营速度80 km/h情况下,建议波深安全阈值为0.08、0.11、0.12、0.21 mm,波深超出安全阈值后应及时打磨。

关键词： 轮轨磨耗   磨耗预测   并行离散   系统参数  

摘要： 目前轮轨磨耗模型主要分为全局模型和局部模型,全局模型以车辆轨道动力学计算结果和轮轨接触算法计算结果作为输入求解磨耗问题。而局部模型是在完全求解轮轨接触力学问题的基础上,对轮轨接触问题求解并得到接触斑内磨耗功,进而对材料磨耗量进行预测计算。然而,对于不同的车辆、线路参数配置,其轮轨接触计算结果也要重新计算,尤其是Zobory全局模型对接触磨耗深度的计算将变得更加复杂。根据Archard磨损强度模型可知,体积磨耗量与磨耗功有关,主要在于轮轨间的蠕滑和正压力。文中基于UM软件以多变量并行离散的计算方法建立了轮轨接触蠕滑、横移量和车轨系统参数之间的关系,建立多参数影响下的轮轨磨耗预测模型。

关键词： 振动与波   ANSYS二次开发   显式积分   隐式积分   轮轨耦合动力学   扣件失效  

摘要： 基于ANSYS的二次开发技术,首先利用APDL语言提出一种具有广泛适用性的轮轨耦合相互作用计算方法。在该计算方法中,车辆部分基于多体动力学理论建模,并通过APDL语言编程到ANSYS中,再根据有限元理论对轨道部分进行仿真,充分考虑轮轨非线性接触,车辆系统和轨道系统分别采用显式积分和隐式积分求解。然后,通过与文献中采用交叉迭代算法计算得到的车辆-轨道垂向耦合系统动力响应对比,验证模型和计算方法的正确性。最后,以高速列车-CRTSⅡ型板式无砟轨道为例,利用该方法分析扣件失效数量对耦合系统动力响应的影响。研究结果表明:单个扣件失效对车辆系统的动力响应影响有限,对于钢轨的动力响应影响较大;扣件失效数量的增加会显著增大车轨系统的动力响应,加剧轮轨的磨耗和相邻钢轨扣件的失效。提出的计算方法可以对不同型式的轨道结构和轨下基础进行分析,对于轮轨耦合动力特性的研究具有很好的适用性。

关键词： 旅游轨道交通   齿轨+轮轨   编组方案   编组重联   光雾山  

摘要： 为了完善和提升光雾山旅游品质,为类似旅游轨道交通设计提供参考,采用“齿轨+轮轨”制式,从客流特征、列车定员、服务频率、车辆投资、能力适应性等多方面进行统筹考虑,最终确定节假日“采用2列3辆编组重联、工作日采用3辆编组”方案,此方案可满足不同时期的旅游客流且具有较高服务水平,其编组方案的研究对于服务水平、工程投资、输送能力等方面具有重要意义。

关键词： 轨道交通   轮轨系统   轮轨维护   踏面/钢轨外形设计   旋轮   打磨  

摘要： 总结了现有传统钢轮钢轨式轮轨系统的工程问题、研究现状和工程处理方法;分析了钢轨波磨和车轮不圆的形成和发展机理,对困扰高铁的踏面凹磨问题提出了创新性治理设想;拟通过轮轨系统的廓形设计-磨损评价-磨损治理的系统化革新思路,获得既安全又经济的线路条件个性最优化方案;总结和展望了目前轮轨系统的打磨和镟轮,讨论了轮轨系统的检测方法;提出了避免过度检测的新思路,并预测了轮轨系统的未来发展前景。分析结果表明:钢轨波磨和车轮失圆的机理都出于轮轨系统的参激振动与切向轮轨磨损的耦合,在交变正压力和切向磨损同相位作用下,使凸起区域的磨损低于凹下区域的磨损;高铁的凹磨问题是轮轨在高速直线上和超大半径曲线上,轮轨处于非常微小的横向扰动,又在非常平顺的线路下发生镶嵌磨损,即轮轨接触部分廓形发生相互拷贝式磨损;低速城轨系统轮缘侧面磨损是由于在较小曲线半径上运行时,在较大的横向蠕滑作用下引起轮缘的导向作用而为,其踏面不易发生凹磨;钢轨和道岔的各种病害与轴重和冲击载荷有关,其疲劳破坏以局部应力过大下的低周疲劳为主;随着车辆速度和轴重的提高,轮轨系统仅在车辆侧和轨道侧进行优化已达到极限,只有相互联合优化才能深入发掘潜力,继续维持轮轨交通的应用价值。

关键词： 轮轨磨损   频繁启停   滚动接触   加减速   颗粒物排放  

摘要： 轨道交通车辆在近站点附近须频繁启停,在加减速过程中轮轨界面接触应力分布变得更为复杂,从而引起轮轨磨耗和磨屑行为的改变。为深入了解近站点附近频繁启停工况下轮轨滚动接触界面的磨损特性与颗粒物排放行为,利用自行研制的JD-DRCF/M型轮轨滚动接触疲劳/磨损试验台开展了频繁启停工况下轮轨循环加减速磨损试验与颗粒物排放实时监测。结果表明,轮轨间黏着系数受加速度α_(r)的影响显著;随着加速度α_(r)的提高,加速阶段完成后的黏着系数依次呈现先下降后上升的趋势;适中的加速度(如α_(r)=800 r·min^(−2))降低了轮轨间黏着,同时有效减缓了轮轨磨耗;启停工况(即有加速度时)大大提高了可吸入颗粒物(如3.0≤d≤10.0μm)的排放浓度,尤其在较低的加速度(如400 r·min^(−2))工况下这种现象更为严重。

关键词： 轮轨黏着   摩擦调节剂   润滑状态   恢复过程  

摘要： 摩擦调节剂(FM)在轮轨界面黏着行为调控方面具有广阔的应用前景,但目前针对其作用下的恢复过程研究开展较少。在MJP-30A轮轨滚动磨损与接触疲劳试验机上进行FM及基本液体组分水和丙三醇溶液不同加入量工况下的轮轨黏着恢复试验,获得不同加入量工况下黏着系数随循环转数恢复过程的完整曲线,分析三种液体恢复时间及润滑状态。结果表明:不同液体介质下的轮轨黏着恢复过程曲线有较大差异,与干态相比,水、丙三醇溶液、FM界面状态使黏着系数明显降低,且水、丙三醇溶液工况下黏着系数出现二次减小后逐渐恢复增加至稳定水平;随FM加入量的增加,恢复时间逐渐增加直至趋于为稳定,加入足量FM后,恢复过程润滑状态先后经历弹性流体润滑、混合润滑、边界润滑,直至最后干摩擦;FM加入量为200μL时,出现黏着系数降低至0.1以下现象,试验工况下FM极限加入量为200μL;随循环转数的增加,FM的流变指数逐渐减小,FM承担压力逐渐减小,固体微凸体承担压力逐渐增加,流变指数由1减小至0.75时固体承载率由1%增加至46%。揭示了水基FM作用下轮轨黏着恢复机理,可为其在实际现场应用提供参考依据。

关键词： 轮轨噪声   声学有限元   主动降噪   屏蔽门   站台  

摘要： 针对地铁低频轮轨噪声,在已设置了屏蔽门的地下车站中增设主动降噪设备,从而减小站台区域的噪声等效声级.构建了地下车站站台层声学有限元模型,通过在北京6号线平安里站站台层进行多测点同步噪声采集,获得了噪声源和站台测点处的噪声信息,据此设置有限元模型中的噪声源并进行模型验证.在隧道内且与钢轨顶面等高的位置增设沿线路纵向等间距分布的主动声源纵列,纵向间距为0.5 m.研究主动声源位置、频率的最优取值,研究结果表明:最优主动降噪频段为150~340 Hz;线路中线沿水平方向同主动声源最优位置的距离近似等于轮轨噪声波长;对于垂向距站台面小于1.75 m的受声点位置,增设主动降噪设备后等效声级普遍降低3~9 dB.

关键词： 高速铁路   车轮模态   瞬态接触   轮轨冲击响应   模型参数   显式有限元  

摘要： 为进一步研究车辆轨道接触特性和钢轨损伤,采用显式有限元法建立适用于三维轮轨瞬态滚动接触分析的有限元模型,将轮轨间黏着系数、牵引系数、列车速度等考虑在内,研究不同模型参数对轮轨瞬态滚动接触计算的影响。通过详细对比分析扣件系统、钢轨长度、轨道板及参数对轮轨瞬态接触解的影响,并结合车轮模态分析结果,引入不同波长的轨面几何不平顺以表征激励频率,明确了全轮对模型的适用范围,为高速轮轨滚动接触问题的精细化建模提供参考。结果表明:(1)添加扣件系统可使滚动接触在更短时间内趋于稳定,钢轨长度并不能影响瞬态模型的计算结果,轨道板结构更能使瞬态求解趋于稳定;(2)模拟轮轨冲击的工况下,需建立全轮对模型求解,以保证结果的可靠真实性。