关键词： 地铁   钢弹簧浮置板(SSFS)   轮轨瞬态滚动接触   位移导纳   有限元法  

摘要： 钢弹簧浮置板(steel spring floating slab, SSFS)作为一种高等减振轨道广泛铺设于我国地铁线路中,在服役过程中,该轨道在部分线路中出现了钢轨波磨问题,而轮轨动态行为对波磨形成具有较大的影响。为研究该轨道垂向动态特性及其对轮轨瞬态力的影响,建立SSFS轨道的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,分析在有、无车辆加载下轨道垂向位移导纳特性,模拟钢轨宽频不平顺激扰下轮轨垂向瞬态接触力的响应。结果表明:(1)无车辆加载作用下,SSFS轨道在100 Hz以下(22 Hz、43 Hz、68 Hz等)振动模态表现为钢轨和浮置板共同垂向弯曲,在100~1 400 Hz中高频段表现为钢轨相对浮置板弯曲;(2)车辆加载后,轨道导纳出现59 Hz的P2共振,及64 Hz和72 Hz的轨道整体弯曲振动峰值;(3)柔性轮轨耦合后轨道导纳受到轮对作用影响在364 Hz、489 Hz、623 Hz处出现新峰值,其中,364 Hz、489 Hz为车轮振动模态引起,623 Hz为双轮对干涉引起的钢轨弯曲模态;(4)车辆瞬态通过含60~220 mm波长钢轨不平顺的轨道时,轮轨瞬态垂向接触力在约70 Hz响应最显著,这是由轨道的整体弯曲振动模态被激发引起,该振动是SSFS轨道出现160~200 mm波长波磨的原因。

关键词： 轨道交通   复合线路   轮轨力实时识别网络  

摘要： [目的]轮轨力对研究轨道交通列车运行状态、车轮不圆及轨道波磨等问题具有重要作用。现有轮轨力识别方法存在数据采集困难、使用成本大,无法识别轨道交通线路条件下的轮轨力等问题,需对轨道交通线路轮轨力实时识别网络进行研究。[方法]基于卷积神经网络构建轨道交通线路轮轨力实时识别网络。根据某型城市轨道交通拖车实测数据,采用SIMPACK软件建立仿真模型。基于仿真数据,研究了轮轨力实时识别网络在不同曲线半径线路和不同列车运行速度等工况下对横向和垂向轮轨力的识别精度与速度。[结果及结论]轮轨力实时识别网络对轮轨垂向力的识别能力优异,其相关系数均能达到0.99,平均绝对误差约为500 N且仅为真实值的1%;该网络对轮轨横向力的识别能力随着列车运行速度的提高有所下降,但仍在可接受范围内,其相关系数由0.93降低至0.65,平均绝对误差由1480 N提高至3000 N且约为真实值的20%。轮轨力实时识别网络具备较快的计算速度,能够满足轮轨力实时识别的需求。

关键词： U71Mn钢轨材料   摩擦磨损试验   有限元仿真计算   接触应力   磨损   疲劳  

摘要： 利用实验室摩擦磨损试验与双盘接触有限元仿真计算,初步研究U71Mn钢轨材料在法向接触应力为900 MPa、滑差率分别为0.5%、2.0%、4.0%条件下,切向接触应力对钢轨材料磨损-疲劳劣化行为的影响。结果表明:轮轨试样间法向接触应力在900 MPa条件下,当滑差率由0.5%提高至2.0%时,轮轨试样间的切向接触应力、钢轨材料的平均摩擦系数、磨损率均呈增大趋势,钢轨材料的疲劳裂纹长度更长、深度更大,损伤表面起皮更为严重,此时轮轨试样间的磨损-疲劳竞争耦合关系中疲劳作用成为了劣化行为的主导;当滑差率由2.0%提高至4.0%时,钢轨材料的平均摩擦系数、磨损率均呈增大趋势,损伤表面起皮更为严重,但轮轨试样间的切向接触应力增加十分有限,钢轨材料的疲劳裂纹长度和深度均略有降低,此时轮轨试样间的磨损-疲劳竞争耦合关系中磨损作用成为了劣化行为的主导。

关键词： 齿轮成型铣刀   数控磨削   砂轮轨迹   算法  

摘要： 加工齿轮成型铣刀时,易出现砂轮磨损、干涉等问题,增加了制造难度。针对齿轮铣刀精密制造需求,提出一种齿轮成型铣刀磨削轨迹算法。定义齿轮成型铣刀前刀面、顶后刀面、内后刀面、外后刀面的结构参数,构建了4个坐标系并分析了相应的转换矩阵,建立前刀面直线刃线、内切刃线、外切刃线的参数化数学模型;考虑齿轮成型铣刀的内外切齿的分布情况,针对不同的磨削工艺选用适应的砂轮进行加工,采用坐标变换矩阵描述砂轮运动方式,借助运动学原理推导了基于工件坐标系的砂轮磨削位姿的计算方法。基于VC++环境开发了相应的算法并进行仿真加工和实际加工,以验证所提算法的有效性。

关键词： 车辆工程   车轮多边形   钢轨波磨   机车齿轮   齿根裂纹   接触特性   应力强度因子  

摘要： 使用数值法求解了齿根裂纹故障齿轮的时变啮合刚度,建立了六自由度齿轮动力学模型;采用Newmark法求解裂纹深度为1、2、3 mm齿轮传动系统动态响应,对时域信号进行了分析,计算了不同统计指标对不同故障程度的敏感度;结合多体动力学,建立了机车多体动力学模型,求解了18、19、24阶数车轮多边形激励以及0.5、1.0、1.5 mm波深钢轨波磨激励工况下含齿根裂纹齿轮传动系统接触特性,模拟了不同激励工况下的齿面接触状态。分析结果表明:时变啮合刚度随着裂纹扩展角度和裂纹深度的增加逐渐下降;随着裂纹深度的加深,传动系统的振动冲击愈加剧烈;脉冲因子对裂纹故障特征较为敏感,适合作为裂纹故障特征评价指标;随着车轮多边形阶数和钢轨波磨波深的增加,含裂纹单齿齿面接触力最大值分别约为无激励工况下的3.0和6.4倍,当车轮多边形阶数为24阶时,齿面接触合力和单齿齿面接触力均达到最大值,分别为4125、1178 N;Ⅰ型裂纹应力强度因子数量级远大于Ⅱ型裂纹应力强度因子,Ⅰ型裂纹在裂纹扩展中占主导地位,且应力强度因子随着载荷和扩展程度增加而增大,说明轮轨激励的存在会导致含裂纹齿裂纹扩展速率增加,缩短其使用寿命,影响机车的安全运行。

关键词： 高速列车   齿轮箱体   钢轨波磨   车轮多边形  

摘要： 【目的】探究车轮多边形与钢轨波磨耦合激励下高速列车齿轮箱体振动特性。【方法】建立轮对、齿轮箱体和轨道均为柔性体的刚柔耦合动力学模型,在齿轮箱体布置3个振动加速度传感器,对不同工况开展动力学仿真,分析齿轮箱体各测点的振动加速度。【结果】在轮轨耦合激励下,同一车速下,车轮多边形为23阶,波幅为0.010 mm时各测点振动加速度均方根值最大,在3个测点中车轮多边形对测点B的影响最大;在钢轨波磨激励下,测点B受到牵引电机谐波转矩与齿轮副啮合的共同作用在3测点中振动加速度均方根值最大,测点A、C的振动加速度均方根值随波幅的增大而增大;对比含武广谱的轮轨耦合激励,由轮轨激扰引发的振动频率与齿轮箱体第5阶固有频率接近,诱发共振。【结论】列车变速运行或改变齿轮箱结构可避免共振。

关键词： 轮轨蠕滑曲线   轮轨黏着-蠕滑特性   遗传算法   轮轨接触   蠕滑率  

摘要： 轮轨黏着-蠕滑特性直接影响着轮轨系统的工作性能和列车的运行安全。为在轮轨接触数值模型中合理地表征实测黏着-蠕滑曲线的影响,在KP模型和改进FASTSIM模型的基础上,提出了黏着-蠕滑特征参数初值计算方法,结合遗传算法设计参数拟合过程并选取合适的适应度函数,形成了一种获取描述轮轨黏着-蠕滑特性特征参数的通用方法,随后以160 km/h速度的实测蠕滑数据为例,分析对比了本文算法拟合蠕滑曲线的计算效率及与理想工况下局部接触结果的差异。研究表明:(1)本文提出的算法在拟合不同速度工况对应的实测黏着-蠕滑曲线时均具有较高的精度,提出的拟合特征参数取值范围提高了遗传算法收敛速度,与遍历法相比计算速度提高18.5倍;(2)考虑潮湿环境实测轮轨黏着-蠕滑曲线时,轮轨黏滑分布、切向接触应力较干态理想工况有显著差异,主要体现在接触斑最大切向接触应力减小、滑动区面积随蠕滑率增大的速度减缓等。本文算法满足车辆-轨道耦合动力学数值仿真要求,可更真实地模拟实际环境条件下的轮轨相互作用。

关键词： 智能高铁   轮轨   维修   一体化   多源数据融合   决策树   随机森林  

摘要： 轮轨匹配质量直接影响动车组运行安全和舒适性。针对服役过程中发生的车载异常振动故障源定位不清及维修决策导向难等问题,依托智能高铁2.0科技攻关项目,基于车载振动数据、轨旁监测检测数据及线路特征数据等多源数据融合,研究提出基于决策树和随机森林方法的全域条件下车轮和钢轨一体化智能运维策略技术方案,为指导现场开展车轮旋换轮处置或钢轨打磨奠定了基础。

关键词： 曲线啸叫   轮轨接触   摩擦自激振动   复特征值分析   数值仿真  

摘要： 在地铁车辆通过狭窄的曲线轨道时,往往伴随着啸叫噪声的产生。为深入研究这一现象,该研究考虑了列车在曲线轨道行驶时的轮轨接触状态,进而建立了轮对-轨道系统的摩擦耦合有限元模型。随后,通过复特征值分析对该模型进行深入研究,并探讨了不同摩擦因数以及钢轨吸振器的类型及其参数对曲线啸叫产生趋势的影响。研究结果表明,轮对-轨道系统由于摩擦自激振动而引起的曲线啸叫噪声频率为482.4 Hz、1 205.1 Hz和2 153.9 Hz,这与现场测试结果相一致。此外,当摩擦因数大于或等于0.25时,轮对-轨道系统才会出现2 153.9 Hz的曲线啸叫噪声频率;而安装钢轨侧面吸振器及增大其连接阻尼或者选择合适的轨底吸振器结构均能有效地缓解轮对-轨道系统的摩擦自激振动。

关键词： 轮轨天线座   冠型轮   接触分析   Hertz接触理论   有限元分析  

摘要： 针对大型重载高精度轮轨天线座轨道在重载下的接触应力计算及轨道不同淬硬深度下的承载差异问题,分别采用经典Hertz理论和有限元法对冠型轮与平轨道的接触问题进行了分析计算,为验证计算结果的有效性,搭建了试验测试平台,在不同加载载荷下对轨道不同表面淬硬深度下轮轨接触斑大小和接触面变形进行了测量,并对计算结果与试验结果进行了对比分析,对静载下轮轨的承载能力、损坏形式及不同淬硬深度的影响进行了试验评估及分析,探讨了弹性接触理论与与实际加载测试结果的差异问题。相关仿真和试验方法为产品研发提供了重要参考。