关键词： Adhesion  

摘要： The response behavior of warm and humid airflows with different humidity(10% to 99%) on the adhesion of high-speed wheel-rail interfaces and wheel surface damages were studied by using a wheel-rail rolling testing machine under the environmental condition of -40 ℃. The results show that the adhesion coefficient will drop rapidly when the wheel-rail interfaces encounter warm and humid airflows in a low temperature environment, and with the increase of air humidity, the decrease amplitudes and the recovery time of the adhesion coefficient increase. Compared with wheel materials that are not exposed to warm and wet, the adhesion coefficient, wear amount, and plastic deformation layer thickness all increase significantly. With the increase of airflow humidity, the average adhesion coefficient decreases, and the wear amount and the thickness of the plastic deformation layer increase. Under the condition of low temperature and no moisture, the main form of wheel material wear is fatigue wear, and the section cracks are mainly surface cracks. Under the action of low-temperature intermittent warm and humid air currents, the main forms of wheel material wear are oxidative wear and adhesive wear. The third body layers formed by the accumulation of wear debris appear, and the section cracks appear multi-layer cracks and subsurface cracks. The warm and humid airflow has a significant effect on the adhesion of the train's wheel-rail interfaces and wheel damages in the low temperature environment. It is mainly reflected in the instantaneous drop in the adhesion coefficient and the more serious wear and fatigue damages of the wheel materials. Therefore, in order to ensure safer and more stable operation when trains pass through hot and humid tunnels in high-cold areas, special attention should be paid to the impact of warm and humid airflow on train wheels and rails. © 2022, China Mechanical Engineering Magazine Office. All right reserved.

关键词： 机械摩擦磨损   钢轨磨耗率   轮轨接触仿真实验   材料表面硬化   表层硬度  

摘要： 针对地铁轮轨的表面硬化问题,为了进一步降低轮轨的磨耗,通过对某实际运营线路中的钢轨和两种不同车轮钢的摩擦磨损进行实验研究,探讨了材料表面硬化对轮轨耐磨性的影响规律。首先,采用了赫兹模拟准则,对典型工况下地铁车辆的轮轨接触情况进行了模拟;然后,选取了某地铁线路现役的轮轨材料作为研究对象,并确定了其垂向载荷、运转速度和轮轨试样尺寸等实验参数;最后,采用GPM 60摩擦磨损实验机搭建了测试平台,进行了轮轨接触模拟实验,分析了表面硬化与地铁轮轨磨耗性能之间的规律。研究结果表明:车轮试样的磨耗率随表面硬化程度提高而下降,初始硬度较高的微合金化地铁车轮钢表现出更高的表面硬化程度和更好的耐磨性,相较于CL60钢,其磨耗率可降低35.1%,与其匹配的钢轨磨耗率可提高7.8%,轮轨总磨耗率可降低1.6%;建议在运营初期,对轮轨接触面进行喷丸强化处理,预先提高其表层硬度,以减少轮轨磨合阶段时间和初期磨耗量。

关键词： 车轮擦伤   高速轮轨关系试验台   轮轨垂向力   轴箱振动加速度   速度限制  

摘要： 由于轮轨滚动接触的复杂性,在有限的建模精度下用数值仿真很难指导实际运营,且现场试验成本太高。为解决这一问题,利用全尺寸高速轮轨关系试验台,采用CR400AF型高速列车真实车轮和一系悬挂,在车轮踏面滚动圆处预制不同长度、宽度和深度的擦伤,进行不同车轮擦伤下0~400 km·h^(-1)速度范围内的轮轨冲击试验,分析车轮擦伤长度、运行速度对轮轨垂向力和轴箱振动加速度的影响规律。结果表明:轮轨垂向力最大值随车轮擦伤长度的增加而增加,在0~35 km·h^(-1)速度范围内随速度的增加逐渐增加,并在约35 km·h^(-1)速度时达到最大,然后随速度的增加逐渐减小;在车轮擦伤冲击下,轴箱振动加速度最大值的变化规律与轮轨垂向力最大值基本一致;从车轮擦伤安全限界分布发现,危险区为舌状分布,车轮擦伤后速度要尽可能避开25~70 km·h^(-1)速度区间,擦伤长度大于60 mm时不建议上线运行。

关键词： 轮轨摩擦   黏着特性   高温潮湿   腐蚀性环境   氧化锈蚀   影响因素   铁氧化物  

摘要： 轮轨黏着是铁路运输中的关键基础性科学问题之一,而轮轨接触界面良好的黏着状态是列车安全和高品质运行的根本保障.轮轨系统作为1个开放的系统,受到各种自然环境因素的影响,如湿度、温度、水、风沙甚至铁氧化物,而所有的这些环境因素都会影响轮轨接触界面的黏着状态和损伤行为.本文中综述了水、湿度、温度和风沙等自然环境因素对轮轨黏着特性影响规律的研究进展,分析了自然环境因素下轮轨界面铁氧化物特征,重点探讨了自然环境因素对铁氧化物形成的影响及其对轮轨接触黏着特性的影响规律和作用机理,并提出了轮轨黏着的未来研究方向.

关键词： 高速铁路   轮轨接触   车轮不圆度   疲劳裂纹  

摘要： 车轮不圆度和踏面接触疲劳是近年来我国高铁普遍遇到的问题。针对我国某型高速动车组踏面,文章在MATLAB/Simulink环境下模拟了车轮多边形情况下单个车轮的垂向动力学响应,并利用有限元软件ABAQUS计算了轮轨接触应力;基于轮轨接触应力,利用疲劳软件Fatigue计算了车轮疲劳裂纹萌生寿命。通过与正常车轮进行对比发现,车轮高阶不圆度会显著改变轮轨接触力,影响轮轨接触点的应力交变幅值,导致车轮疲劳问题加剧。

关键词： 地铁   轮轨系统   梯形轨枕   小半径曲线   钢轨波磨   摩擦自激振动理论  

摘要： 基于摩擦自激振动理论,研究了地铁线路梯形轨枕支承小半径曲线轨道上出现的钢轨波磨病害的成因及影响因素。建立了梯形轨枕支承小半径曲线轮轨系统的有限元模型,利用复特征值法研究了轮轨系统的摩擦自激振动特性,并分别讨论了轨道减振结构中侧向缓冲垫参数、底部橡胶垫板参数和扣件参数对轮轨系统发生摩擦自激振动的影响。结果表明,在梯形轨道支承小半径曲线轨道上,诱导该区间钢轨波磨的主要成因可能是轮轨间蠕滑力饱和导致的摩擦自激振动;总的扣件刚度和底部橡胶垫板的垂向阻尼对轮轨系统自激振动的影响较为明显,轮轨系统的不稳定振动趋势随扣件刚度和底部橡胶垫板的垂向阻尼的增加而降低。因此,在一定范围内通过增大扣件刚度和底部橡胶垫板垂向阻尼,有助于缓解梯形轨枕支承小半径曲线轨道上钢轨波磨的发生趋势。

关键词： 高原铁路   无砟轨道   护轮轨   设置方案   双线并行地段  

摘要： 某高原铁路沿线工程与环境条件极为恶劣,运营期防灾减灾面临巨大挑战。为避免双线并行地段列车脱轨后侵入临线,造成二次重大伤害事故,基于调研分析与结构设计,对双块式无砟轨道单侧设置护轮轨的方案进行研究分析。结果表明:现有无砟轨道护轮轨应用案例在道床结构整体性、施工及运维便捷性等方面存在问题,不适用在高原铁路大规模的推广应用;基于接口关系、护轮轨安装技术要求及运维需求的研究分析,护轮轨与基本轨净距不应小于330 mm,为满足护轮轨兼容新旧60 kg/m钢轨和50 kg/m钢轨的安装需求,当护轮轨采用新60 kg/m钢轨时,护轮轨顶面高程宜为±0 mm;采用将SK-2型双块式轨枕一侧轨枕块的内侧挡肩及踏步延长并适当优化的方式安装护轮轨经济上合理、技术上可行。

关键词： 跨越通航河道   桁架式   轮轨行走   悬拼安装工艺  

摘要： 为解决跨越通航河道上方悬拼安装线形复杂的钢箱桥施工难题,结合某工程案例,介绍了桁架式轮轨行走桥面吊的创新特点及其在钢箱桥悬拼安装中的应用技术,为日益发展的桥梁悬拼施工提供一定的技术借鉴。

关键词： 轮轨式天线座   粘着摩擦   多电机同步   矢量控制  

摘要： 针对轮轨式天线座并联驱动链的滚轮半径、电机参数、粘着特性等特征参数差异引起的多电机不同步甚至系统失稳失效问题,提出了阵面角速度闭环,两台驱动器并联分别再驱动两台电机的并联二拖四策略。从轮轨式天线座的滚轮受力,以及滚轮与轮轨之间的粘着特性出发,基于电机矢量控制模型,在Simulink平台搭建了并联二拖四仿真控制模型,仿真验证了当旋转周期内局部粘着参数发生变化时,并联二拖四系统相对一拖四系统具有更高的控制冗余性,从而确保系统的速度-扭矩同步和动态跟踪。