关键词： 动力稳定装置   键合图   间隙传动   能量传递效率   等效刚度  

摘要： 考虑动力稳定装置的轮轨非线性接触、轮轨间的间隙传动、夹钳油缸和水平油缸的等效刚度建立了动力稳定装置动态特性键合图模型。使用分段函数表达式实现了轮轨间的间隙传动。针对不同夹持力对于能量的传递效率与作业效果进行了深入分析与探究,确定了所需最小的水平油缸的推力。

关键词： 轮轨交通   中低速磁浮   电磁环境  

摘要： 通过对中低速磁浮和轮轨交通系统的电磁发射实测数据进行深入分析,比较两者电磁参量典型数例和变化规律,得出了中低速磁浮线路和轮轨交通系统实测电磁参量在频域、时域和空间分布等方面的差异。该成果可为中低速磁浮相关标准制定和电磁干扰防护设计提供实测依据和技术支撑。

关键词： 车轮谐波磨耗   柔性轮轨   扣件刚度   蠕滑特性  

摘要： 为探究车轮谐波磨耗对轮轨间蠕滑特性的影响,建立了4种不同轮轨关系下的车辆-轨道耦合动力学模型。基于多体动力学理论,以实测车轮谐波磨耗为依据,对比分析了4种模型的轮轨振动特性,得到最能反映真实情况的轮轨关系模型。基于柔性轮轨分析车轮谐波磨耗对轮轨蠕滑特性的影响,并进一步探究谐波磨耗下扣件刚度和速度对蠕滑特性的影响。结果表明:柔性轮下的振动响应要高于刚性轮,而刚性轨下的振动响应要大于柔性轨。其发生机理表现为柔性体的固有模态与谐波激励频率相近引发模态共振,使得柔性体的振动响应大于刚性体。对比分析结果表明多柔体更能反映轮轨真实接触状态;车轮谐波磨耗的阶次和幅值对柔性轮轨关系下的蠕滑特性影响显著,整体呈现出随阶次和幅值增大而增大的趋势,且高阶次下,幅值对蠕滑特性的影响更加显著。进一步发现扣件刚度对蠕滑特性的影响与速度呈现相关性,当速度低于250 km/h时,扣件刚度对蠕滑率/力的影响并不显著,但仍呈现出随刚度增大而减小的趋势;当速度高于300 km/h时,扣件刚度对蠕滑率/力的影响比较明显,呈现随刚度增大而增大的趋势。

关键词： 高速列车   车轮   轨道   无损检测   结构健康监测  

摘要： 随着高铁技术的快速发展,无损检测(NDT)技术已被广泛研究并应用于铁路系统,以保证列车安全运行和乘坐舒适度。结构健康监测(SHM)作为NDT技术的发展,可实现列车运行过程中铁路系统状态的实时评估,对高速铁路的运营和发展具有重要作用。文章首先综述NDT技术在列车车轮及轨道上的应用,然后介绍基于光纤传感器、压电传感器等新型传感器的SHM在高速铁路列车及结构上的应用,最后针对新交通时代的特点,从传感精度及效率两方面介绍无线传感、压缩感知以及数据驱动等前沿研究方向。

关键词： 电力机车   车轮非圆化磨耗   异常振动   机车车辆-轨道耦合动力学   安全限值  

摘要： 严重的车轮非圆化磨耗会导致剧烈的轮轨冲击作用,降低车辆轨道疲劳寿命,威胁行车安全。为调查分析电力机车车轮非圆化磨耗特征及其对机车车辆系统振动的影响,对国内某型号电力机车车轮非圆化磨耗进行大量测试,对其中频繁发生异常振动报警和运营正常的机车进行动态测试;此外为探究车轮镟修对非圆化磨耗消除作用的影响,对镟修前后的车轮非圆化磨耗进行跟踪测试。测试结果表明,车轮高阶非圆化磨耗是造成机车轮对异常振动报警的主要原因;相比于从未发生振动报警的机车车轮,频繁发生振动报警的车轮除低阶非圆化磨耗外,还存在15~25阶非圆化磨耗,所对应的中心波长为158~250mm;采用Q型不落轮镟床不能有效消除车轮高阶非圆化磨耗,经过一段时间运营后车轮非圆化磨耗发展明显。基于机车车辆-轨道耦合动力学仿真,系统分析非圆化磨耗幅值和阶次以及车辆运行速度对轮轨系统动态行为的影响,提出机车车轮非圆化磨耗的养护维修安全限值。

关键词： 摩擦自激振动   扣件结构   最小二乘法   多参数拟合   钢轨波磨  

摘要： 为研究扣件结构参数对轮轨摩擦自激振动的影响,基于轮轨摩擦耦合自激振动的观点建立了小半径曲线轨道整体道床支承的轮轨系统有限元模型;通过现场测试和数值仿真验证了轮轨摩擦自激振动模型,进而基于该模型研究了扣件结构中各参数对轮轨摩擦自激振动的影响;综合考虑多因素之间的相互影响,采用最小二乘法得到了预测轮轨摩擦自激振动发生可能性的扣件结构多参数拟合方程.研究结果表明:在整体道床支承的小半径曲线轨道上,轮轨间饱和蠕滑力引起的轮轨摩擦自激振动是诱导该区间钢轨波磨的关键因素,轮轨系统的摩擦自激振动主要发生在300 Hz和320 Hz;根据扣件结构的多参数拟合方程,在适当范围内,扣件的垂向阻尼为1000 N·s/m,扣件间距为1.0 m组合时,可以降低小半径曲线轨道上轮轨系统摩擦自激振动发生的可能性,从而降低钢轨波磨发生的可能性.

关键词： 车辆工程   轮轨滚动接触疲劳   萌生机理   防治措施   高速铁路   普速铁路   地铁   大功电力率机车  

摘要： 系统阐述了轮轨滚动接触疲劳损伤的分类、萌生机理、影响因素、引发后果及常用萌生预测模型等,总结了其复杂性的根源;梳理了中国轨道交通系统近年来发生的各种轮轨滚动接触疲劳的相关研究成果,分别总结了高速铁路、普速铁路和地铁等系统轮轨滚动接触疲劳的基本特征、萌生机理及治理措施等;展示了在局部和连续型滚动接触疲劳研究中,现场跟踪测试、现场试样失效分析、试验台试验、数值模拟及线路试验等研究方法的系统化应用及重要结果;讨论了不同轨道交通系统滚动接触疲劳差异的根本原因及滚动接触疲劳各影响因素的相对重要性,并从现场治理和机理研究2个方面提出了展望。研究结果表明:高速动车组轮轨局部型滚动接触疲劳(月牙形裂纹)对运营安全的威胁可控,其重要源头之一是硌伤;过大的接触应力和蠕滑率是引发轮轨连续型滚动接触疲劳的关键,其根本原因包括小半径曲线、轮轨失形、轮轨廓形与轨道曲线设计不合理、大坡度与起伏坡度、低黏着与增黏、频繁启停及轨道安装误差等,近10年来开始大量使用的大功率电力机车在复杂条件线路运行时,呈现的严重车轮滚动接触疲劳是上述影响因素综合作用的集中体现;可行的滚动接触疲劳防治措施包括避免或及时修复严重硌伤、优化曲线段轮轨廓形匹配、优化轮轨镟修/打磨策略、加装或优化车轮研磨子、机车车辆定期调头运行、优化机车电气补偿与牵引制动控制、使用优质增黏砂、优化踏面制动和及时维护轨道与列车关键部件等,不同轮轨系统可根据其特点酌情选用;从现场防治角度,应建立轮轨滚动接触疲劳的精确预测模型,并依此实现不同服役条件下的滚动接触疲劳无限和有限寿命设计及最佳轮轨维修策略制定;从疲劳机理角度,应重点研究疲劳裂纹萌生的微观裂纹扩展机制和磨耗影响机制。

关键词： 轮轨垂向冲击力   测试方法   落轴测试   LS-Dyna  

摘要： 轮轨垂向冲击荷载会使轨道结构产生较大的振动、噪声、应力,严重影响行车安全及车轮、轨道使用寿命,是铁路运输领域的一项重要研究课题。现场对轮轨冲击力的测量多使用准静态的测试方法,但其测试准确性有待验证,外加测试方法不统一,难以对轮轨冲击理论分析结果提供有效的现场数据支持。运用LS-Dyna软件建立轨道结构落轴冲击模型,对轨道冲击行为进行仿真计算,比较不同地面测试方法得到的轮轨冲击力“当量值”,并结合室内实尺试验测试结果对仿真进行验证。仿真分析及试验结果表明:仿真结果与试验结果具有较好的一致性,利用动力学软件对轮轨冲击接触行为仿真准确性较高。剪应力法与轨腰压缩法可以识别轮轨高频冲击力,但适用范围及测量准确性略有不同。剪应力法属“范围测量”适用于现场测量,如果设置得当可以测得车轮行驶在跨中最大约12 cm范围内轮轨垂向冲击力,但测得的高频冲击力略低于实际值。轨腰压缩属“定点测量”,适合测量实验室内单点冲击轮轨接触力,测得的高频冲击力与实际值较符合。

关键词： 弹性车轮   低地板有轨电车   轮轨磨耗   钢轨不平顺  

摘要： 为研究使用弹性车轮的车辆踏面以及运行弹性车轮的钢轨磨耗情况,基于Archard磨耗模型建立了轮轨磨耗预测模型,对不同轨道不平顺条件、不同曲线半径条件下的车轮踏面以及钢轨磨耗情况进行了分析。对比分析弹性车轮和刚性车轮,结果表明:在线路较差的情况下,弹性车轮具有更好的降磨效果;弹性车轮在曲线半径较小的线路上对磨耗的降低效果较小,随着曲线半径的增大,弹性车轮的降磨效果明显;运行弹性车轮时比运行刚性车轮时钢轨的最大累积磨耗量减小了33%;弹性车轮对曲线钢轨磨耗有一定的降低作用。

关键词： 车辆工程   轮轨接触   踏面缺陷   动态响应与机理   检测方法   防治措施  

摘要： 从滚动接触理论、试验与数值模拟三方面概述了轮轨关系研究现状,强调了轮轨滚动接触行为中轮轨材料动态力学性能的影响;总结了轮轨材料静动态力学性能与本构关系的相关成果;介绍了由车轮扁疤、踏面剥离/剥落、车轮多边形等典型踏面缺陷引起的轮轨动态响应研究,分析了车轮踏面缺陷对轮轨滚动接触行为和列车系统动力学性能的影响,以及车轮踏面缺陷的形成原因、影响规律与演变机理,重点关注了轮轨动态效应对高速轮轨滚动接触行为的影响;概括了车轮踏面缺陷的检测技术与减缓和防治措施。研究结果表明:车轮踏面缺陷致使轮轨冲击力显著增大,导致轮轨部件损伤和车体异常振动,严重影响车辆-轨道系统部件的使用寿命和列车动力学性能,甚至威胁列车运行安全;车轮踏面缺陷的成因与机理仍需进一步探究,车辆异常制动、轮轨低黏着状态均会导致车轮扁疤的产生,轮轨材料特性、轮轨间接触载荷、轮对共振、列车制动系统性能与线路运行条件/环境等均是导致车轮踏面发生剥离的主要影响因素,轮轴共振、轮轨摩擦振动、车轮制造镟修工艺等均与车轮多边形的形成有密切联系;改善轮轨材料的性能,控制轨道系统的支撑刚度/阻尼及轮轨间摩擦因数等均是抑制车轮踏面缺陷产生的有效途径。