关键词： 车辆−轨道耦合动力学   车轮谐波磨耗   钢轨波磨   残余波磨   蠕滑力  

摘要： 为探究轮轨周期性磨耗综合作用对轮轨动态相互作用力和接触蠕滑特性的影响,建立柔性轮轨下的车辆-轨道耦合动力学模型,通过现场实测车轮谐波磨耗和钢轨波磨,将轨道不平顺和3种钢轨波磨分别叠加得到3种轨道激励;以车轮谐波磨耗分别与3种轨道激励组合作为轮轨周期性磨耗工况,对比分析低速和高速下3种轮轨周期性磨耗工况作用下的滚动接触动态特性。研究结果表明:无论是在低速还是在高速下,轮轨垂向力最大值均出现在轮轨周期性磨耗工况一的钢轨波磨段,且在工况一作用下,垂向力相较于工况三的最大增幅达76.16%;而钢轨波磨对轮轨横向力的影响较小。在工况一作用下出现了2个高频振动峰值,且由钢轨波磨引起的振动频率比车轮谐波磨耗触发的激振频率大;轮轨周期性磨耗对纵向蠕滑力受速度的影响比较显著,对横向蠕滑力的影响不起主导作用;在工况一作用下,无论是低速还是高速,轮轨间接触斑面积均在钢轨波磨段出现最大值,且随速度增大,相较于工况三其增幅也随之增大;轮轨周期性磨耗中的残余波磨无论对轮轨动态相互作用力还是对轮轨间蠕滑特性的影响均较小。

关键词： 高速铁路   轮轨型面匹配   数值模拟   试验分析   接触斑   最大Mises应力   轮对横移量  

摘要： 根据实测轮轨型面数据建立高速铁路轮轨三维弹塑性接触有限元模型,计算分析不同轮轨型面匹配的接触斑状态、轮轨接触应力以及轮对横移量、荷载工况对轮轨接触应力的影响。采用现场切割的标准60 kg/m钢轨、60N轨及磨耗车轮试件,在轮轨接触试验台上试验研究不同轮轨型面的匹配性能。结果表明:不同轮对横移量下,与标准60 kg/m钢轨相比,60N轨与车轮匹配的接触斑面积更大,与标准车轮对中匹配的接触斑更接近椭圆形,且最大Mises应力更小,最大应力点更接近轨面;施加不同的牵引力,磨耗车轮与钢轨匹配的最大Mises应力明显大于标准车轮,与标准60 kg/m钢轨匹配时应力增幅远大于60N轨;试验与仿真计算结果基本吻合;60N轨与车轮总体匹配效果良好。

关键词： 市域动车组   阻尼环车轮   钢轨TMD结构   降噪措施  

摘要： 目前市域动车组通常采用的降噪措施为双阻尼环车轮和钢轨TMD(调谐质量阻尼器)结构,通过增加车轮和钢轨的阻尼比系数,来降低轮轨产生的振动和噪声。通过研究不同轮轨粗糙度下市域动车组所采用单一的双阻尼环车轮和钢轨TMD结构,以及双阻尼环车轮和钢轨TMD结构相互结合的降噪措施,对40~4000Hz频段不同粗糙度下轮轨辐射声功率以及总辐射噪声进行对比分析,弄清各种工况下采取不同降噪措施的降噪量,选用最佳的降噪措施。结果表明:单一措施适合轮轨粗糙度比较低的情况,当轮轨粗糙度较高时,两种措施结合会有更突出的降噪效果。

关键词： 摩擦自激振动   先锋扣件   钢轨波磨   动力学分析   复特征值分析  

摘要： 基于轮轨摩擦自激振动诱发钢轨波磨的观点,研究地铁线路先锋扣件支撑小半径曲线轨道扣件结构参数对轮轨摩擦自激振动的影响。根据现场调研建立车辆-轨道的多体动力学模型,验证列车通过地铁线路先锋扣件支撑小半径曲线轨道时轮轨间的蠕滑力饱和情况;基于动力学模型建立相应的导向轮对-钢轨有限元模型,利用复特征值法分析轮轨系统的摩擦自激振动特性。预测得到的轮轨系统不稳定振动频率与诱导钢轨波磨的振动频率相符,验证了建立的导向轮对-钢轨有限元模型的正确性。利用控制变量法研究扣件结构参数对轮轨系统摩擦自激振动的影响规律,发现轮轨摩擦自激振动发生的可能性随着扣件垂向刚度的增大而轻微增加,随着垂向阻尼的增大而明显降低;随着扣件横向刚度和横向阻尼的增大,轮轨摩擦自激振动发生的可能性降低。因此,增大先锋扣件垂向阻尼、横向刚度和横向阻尼,有助于抑制地铁线路先锋扣件支撑曲线轨道的波磨。

关键词： 重载铁路货车   副构架式径向转向架   轮轨动力作用   25t轴重转向架   DZ3型转向架  

摘要： 本文简述了评价铁路货车轮轨动力作用的主要指标,研究了配装转K7型、DZ3型转向架时车辆轮轨动低动力作用情况。其次,阐述了配装DZ3型转向架车辆线路动力学试验的部分轮轨动力作用试验结果。结果表明,***简化模型、车辆-轨道耦合动力学模型计算结果相近;车辆各轮轨低动力作用指标均与车辆运行速度呈近线性、正比例关系;与25t轴重转向架相比,在重载铁路运输中DZ3型转向架具有十分突出的优势。

关键词： 轮轨力反演   数据驱动   深度学习   振动信号  

摘要： 轮轨作用力是列车对轨道状态的激励响应,是列车安全监控的重要信息指标,对保证列车的行车安全意义重大.现有的轮轨力采集设备存在容易磨损、使用周期短等问题,导致数据采集困难,使用成本高昂;而列车的振动信号数据则更容易采集,利用振动信号来反演轮轨力一直是相关研究的热点和重点.但常见的轮轨力反演方法大多基于模型驱动,识别精度低,且辨析条件较为苛刻,难以真正应用于工程实践.结合振动信号和轮轨力的数据特性,提出一种数据驱动的轮轨力反演模型.经过实验验证,在直线轨道工况下,相关系数可达0.9911,而目前传统模型最好结果仅为0.82;在传统模型较难处理的曲线轨道工况下,相关系数也能达到0.9754,与动力学仿真结果高度拟合,为列车轮轨力的安全监测提供了一种新的方案.

关键词： 力学   轮轨接触   教学实践   课程改革  

摘要： 轮轨接触是轨道交通车辆特有的接触形式,其相互作用具有复杂性。该文针对《轮轨接触力学》课程教学中的相关问题,更新教学内容,增加工程项目研究的相关内容;并对教学手段和方法进行探讨,采用问题导向和小项目驱动的方式,提高学生解决问题的能力,以及对于课程如何在新工科的要求下与实践结合进行探讨。希望进一步提升课程效果,加强学生对于轨道车辆实际运营中解决问题的能力。

关键词： 轮轨滚动接触   轨枕空吊   焊接不平顺   有砟轨道   显式有限元法  

摘要： 采用显式有限元法建立考虑有砟道床非线性支撑的三维轮轨瞬态滚动接触模型,于时域内再现轨枕空吊和钢轨焊接接头不平顺共同激扰下的轮轨滚动接触行为,研究了轨枕的空吊间隙和数量对焊接不平顺区轮轨瞬态相互作用的影响。结果表明:轨枕完全空吊会进一步加剧焊接不平顺区的轮轨冲击效应,进而加大了钢轨表层材料的屈服变形,且屈服程度随空吊轨枕数量的增长而增长;焊接接头处2根毗邻轨枕完全空吊条件下,法向轮轨力、瞬态接触应力、接触斑面积和von Mises等效应变等轮轨接触参数较无轨枕空吊时分别增长14.5%、4.2%、8.5%和6.7%,轨面垂向位移的增幅达到72.0%,而接触斑内黏着与滑移区比例的变化则相对较小;当焊接接头处1根轨枕的空吊间隙超过1.0 mm或2根毗邻轨枕的空吊间隙超过1.3 mm时,前述轮轨接触参数会随着轨枕空吊间隙增长而增长迅速,直至出现轨枕完全空吊现象。

关键词： Wheel-track impact   conventional method   velocity-based method   acceleration-based method   unreliability   suspension damage   theoretical method   FE modelling  

摘要： Without considering either velocity or acceleration effects, the current conventional method presented in literature applies the vertical deflection of a wheel centre caused by a flat defect to the Hertzian contact theory. This method has been numerically and theoretically proved to be inappropriate and can incorrectly predict a higher wheel-rail impact force for a low speed than a high speed. Therefore, under a hypothesis of no wheel bouncing and sliding, two new methods, the velocity-based and the acceleration-based have been proposed. The former method takes the wheel centre deflection change in each computational increment from the Hertzian contact theory while the latter applies the wheel centre acceleration caused by the flat in revolutions to the wheel as a force in dynamic simulation, which interprets the speed effects on impacts precisely. A sensitivity study proves that the velocity-based method is unreliable as opposed to the acceleration-based method. A beam/rigid FE model has also been developed to inspect the wheel-track interaction by performing dynamic analysis in the time domain. It has been found out that the impact responses predicted by the FE analysis and the velocity method are similar and the FE results heavily depend on the compute increment, which implies the FE modelling in ABAQUS may be unreliable for this issue with current applied increments. Finally, the results calculated using the acceleration method have been employed to study the suspension/damper torsional stress caused by a wheel flat. This indicates that a wheel flat may lead to potential fatigue damage if without proper maintenance management.