关键词： 轨道交通   地下站台   轮轨滚动噪声   声场分布   降噪效果  

摘要： 为分析轮轨滚动噪声作用下地下站台的声场特性,基于几何声学法建立了全尺站台三维声学仿真模型,首先利用有限元-边界元法计算得到了列车进站时引起的轮轨滚动噪声,并以此作为地下站台声学仿真模型的声源输入,研究了轮轨滚动噪声作用下地下车站站台内的声场分布及传播特性。在此基础上,进一步分析了轨行区吸声材料的敷设位置及敷设长度对站台区降噪效果的影响规律。研究表明,①列车驶入站台过程中,站台噪声最显著区域为进站端靠行车侧距站台门6m范围内,沿站台纵向及横向逐渐减小,至出站端轮轨滚动噪声的影响较小,其中列车1节车厢进入车站范围时站台区噪声最大,进站端A计权声压级最大值达到83.1 dB(A);②在轨行区站台板下部墙面及侧墙面同时敷设砂岩吸声板可取得较好的降噪效果,站台区进站端降噪量可达到2.9~5.3dB(A);③将吸声材料的敷设范围沿站台两侧延伸10m至隧道区间内,站台区进站端的降噪量可提高至6.1~7.9dB(A),尤其是当列车靠近站台但仍运行于隧道内时,但继续延长敷设长度对站台区降噪效果的提高不明显。

关键词： 天线结构   设计基准期   疲劳寿命  

摘要： 文中采用的轮轨接触部分建模方法及疲劳分析方法和结果能够为未来同类的大型全可动望远镜结构的设计、施工及运营提供相应的参考。结果表明,在设计基准期内,该天线结构方位枢轴变位疲劳寿命满足安全要求。

关键词： 重载铁路   焊接接头不平顺   数值模拟   轮轨动力学响应   小半径曲线   波长   幅值  

摘要： 通过对既有重载铁路小半径曲线区段焊接接头不平顺进行现场实测,分析了不同类型接头不平顺的波形特征;基于多体动力学理论建立车辆-轨道耦合动力学模型,计算3种类型不平顺激扰下的轮轨动力响应,并分析了凹型、凸型焊接接头不平顺波长、幅值对轮轨动力响应的影响。结果表明:在曲线区段,焊接接头不平顺会同时加剧垂向和横向的轮轨冲击作用,凹型接头不平顺对轮轨动力响应的激扰最大,多波型接头不平顺的激扰最小;不平顺波长减小或幅值增大,均会增大焊缝区的轮轨动力响应。建议小半径曲段区段凸型接头不平顺幅值控制在0.8 mm以内,凹型接头短波不平顺幅值控制在0.4 mm以内。

关键词： 地铁   轮轨   摩擦生热   ANSYS   温度   滑移率  

摘要： 根据地铁轮轨的真实尺寸外形,利用有限元软件ANSYS建立滑移过程中轮轨摩擦生热的二维弹性接触模型。该模型选取轮轨单元为热结构耦合单元,利用瞬态热分析求解器对摩擦热进行计算。该模型考虑轮轨间的热传导率和表面换热系数,通过仿真分析摩擦生热的基本现象,以及不同的速度、滑移率和摩擦系数对轮轨表面温度的影响,得出以下结论:轮轨温度和等效应力主要表现在轮轨表面,且受限于轮轨深度,随着深度的增加,温度和等效应力逐渐减小;但随着速度、滑移率和摩擦系数的增加,轮轨表面的温度均增加。

关键词： 轮轨移运装置   结构形式   推力计算   校核方法  

摘要： 介绍了低温钻机轮轨移运装置的工作原理及特点,对比分析了多种低温钻机轮轨移运装置结构形式与功能,并运用实例的方法对轮轨移运装置结构形式、移运装置油缸推力计算方法及轨道承载能力校核方法等关键技术进行了介绍,为低温钻机移运装置的设计提供借鉴。

关键词： 高速铁路   小半径曲线   轮轨减磨   固体润滑   磨耗速率  

摘要： 针对我国高速铁路小半径曲线钢轨及车轮轮缘磨耗突出的问题,采用轮轨固体润滑技术,在广珠城际铁路进行轮轨减磨试验。通过对钢轨和车轮廓形变化的长期跟踪,研究固体润滑前后轮轨磨耗速率变化,得出主要结论:(1)更换在线热处理钢轨后,小半径曲线上股钢轨寿命可延长1倍以上;(2)固体润滑对钢轨减磨效果显著,润滑试验期间,试验曲线上行上股钢轨的侧磨速率平均值显著降低至0.022 mm/月,仅为试验前侧磨速率平均值(0.105 mm/月)的21%,为同期未润滑下行上股钢轨侧磨速率平均值(0.122 mm/月)的18%,润滑试验停止后,钢轨侧磨速率上升至去年同期水平;(3)固体润滑对动车组车轮轮缘减磨效果显著,试验期间,某动车组偏磨侧车轮轮缘磨耗速率平均值由试验前的0.210 mm/万km降至0.042 mm/万km,降幅达80%,轮缘QR值未降反升,润滑试验停止后,轮缘QR值下降,偏磨侧车轮轮缘磨耗速率上升。

关键词： 盘形制动   摩擦颤振   轮轨黏着   黏滑振动  

摘要： 我国大多数高速动车组都安装有盘形制动装置。盘形制动系统在实现车辆平稳、安全停车等方面发挥了重要的作用。由于车辆制动时闸片与制动盘不断摩擦,因而会导致闸片在制动盘上出现高频抖动的现象（即产生摩擦颤振现象）。轮轨间的黏着状态关系着车辆是否能够正常启动与制动,如果这种摩擦颤振现象对轮轨黏着状态造成影响,将对高速列车制动的有效性和安全性带来更多不确定。因此,研究制动过程中产生的摩擦颤振现象对轮轨黏着状态的影响情况,对于高速列车安全运行具有重要的理论意义和工程应用价值。本文从提升黏着利用的目的出发,开展盘形制动系统摩擦颤振与轮轨黏着状态关系研究。主要研究工作如下:（1）利用Matlab软件建立单自由度盘形制动系统的数学模型,对制动系统进行稳定性分析。为了求解出发生制动摩擦颤振的临界速度,闸片与制动盘之间选取了具有负斜率特性的Stribeck摩擦力类型,采用数值模拟的方法对制动系统进行动力学研究,得到发生摩擦颤振的临界速度和影响颤振的因素。（2）采用1/4车辆模型与含扭转振动的盘形制动模型相结合,建立了七自由度盘形制动系统车辆模型。选取切合实际的Stribeck摩擦力类型,主要采用数值模拟的方法,研究在有/无轨道垂向不平顺正弦激励作用下,在车辆制动过程中制动系统所呈现的运动状态及摩擦颤振行为。研究分析闸片做振动收敛运动、纯滑动运动、黏滞-滑动运动及产生的摩擦颤振对转向架、车体、轮对所带来的影响。（3）采用O Polach轮轨力计算模型,并考虑轨道激励的影响,分析了制动系统产生的摩擦颤振传递到轮对所引起的轮轨间垂向力的变化、以及轮轨间切向力系数的变化情况;利用Matlab/Simulink软件建立简化单轮-制动盘制动模型,采用O Polach轮轨力近似计算模型与双线性模型相结合的方式,并考虑轨道激励的影响,引入平均滑动率和瞬态滑动率分析轮对在黏着特性曲线的稳定区和临界失稳区所产生扭转振动时轮对蠕滑率和切向力系数的变化情况。

关键词： 地铁曲线   线路动力学   轮轨接触几何   型面优化   钢轨磨耗   多点近似优化  

摘要： 地铁作为城市轨道交通中占比最大的交通工具,在缓解城市交通拥堵问题方面,起到了极其重要的作用。随着运营时间的增加,轮轨材料劣化、伤损、磨耗加剧等一系列影响轮轨匹配的问题逐渐暴露出来。轮轨磨耗会导致轮轨接触几何发生变化,而地铁轮轨动力相互作用对轮轨接触关系变化非常敏感,对运营安全和养护维修产生很大影响。地铁线路由于地理条件的限制,通常存在较高比例的曲线线路,而车辆在曲线区段运行时的轮轨接触关系更为复杂,轮轨匹配不良导致的轮轨界面伤损病害问题会进一步加剧。因此,开展运营条件下地铁曲线区段轮轨匹配关系研究具有重要理论和应用价值。运营实践表明,地铁列车运行速度提高到80km/h以上后,部分区段车辆行车性能明显降低,容易出现异常抖车晃车现象,危及运营安全,轨道结构服役性能劣化,容易诱发轨道结构病害。根据统计数据,地铁线路中曲线占比较大,不考虑站端加减速区段,地铁车辆高速通过的曲线区段曲线半径大多为600-2000m,通常该半径范围内的曲线养护维修工作量相对较大。鉴于此,本文结合北京地铁6号线运营实际,以常见的半径650m高速通过曲线区段为研究背景,建立了曲线区段地铁车辆与轨道动力学模型,结合钢轨型面非对称优化模型和磨耗分析,形成了曲线区段钢轨型面非对称优化方法,分析了欠过超高及速度变化对钢轨磨耗演变特征的影响规律,提出了运营条件下曲线区段钢轨型面个性化优化方案以解决轮轨匹配不良问题,以期为地铁养护维修提供参考。本文主要工作及成果如下:(1)基于曲线区段轮轨测试型面开展了轮轨空间接触几何特性研究对北京地铁6号线半径650m曲线区段实测轮轨型面进行了统计处理,确定了磨耗轮轨型面,根据磨耗轮轨型面研究了地铁曲线区段轮轨型面的磨耗特征。建立了考虑摇头角参数影响的轮轨空间接触模型,编制了相应计算程序,并与商业软件SIMPACK计算结果进行对比验证程序的准确性。基于轮轨空间接触模型,分析了摇头角、轨底坡及轮轨型面磨耗对轮轨接触几何特性的影响,为曲线区段车轨动力相互作用模型的建立奠定了基础。(2)建立了曲线区段地铁车辆与轨道动力相互作用模型,并采用新型两步数值积分方法实现了动力响应求解充分考虑曲线特征基础上,综合运用多刚体动力学、结构振动理论建立了地铁车辆与轨道动力学模型,以考虑摇头角参数影响的轮轨空间接触模型为纽带,形成了曲线区段车辆与轨道动力相互作用模型。车辆与轨道动力相互作用模型求解采用新型两步数值积分方法实现,该数值积分方法在采用较大的积分步长时依然能保持较好的计算稳定性和计算精度,显著提高了计算效率。同时在计算时配合滑动窗口算法,解决了由于曲线线路长度较长导致的计算量剧增问题。基于上述车辆与轨道动力相互作用模型和求解方法,编制了相应计算程序,并通过商业软件SIMPACK验证了本研究提出模型的计算准确性,为后续曲线区段轮轨匹配关系研究和钢轨型面优化提供了手段。(3)开展了曲线区段钢轨型面非对称设计优化方法研究考虑曲线区段内外轨接触点分布不对称特点,运用多点近似优化理论建立了以滚动圆半径差曲线为目标函数的曲线区段钢轨型面非对称设计优化模型,模型中采用B样条函数构造钢轨型面,通过轮轨接触算法和回归分析法迭代求解优化型面,并编写相应计算程序。通过调整优化方案得到多组与磨耗车轮型面相匹配的钢轨型面,从而改善不良的轮轨匹配关系,并为下一步钢轨型面比选提供基础。(4)基于曲线区段钢轨磨耗分析的钢轨型面优选研究利用车辆与轨道动力相互作用理论、基于虚拟渗透的非Hertz滚动接触理论以及Archard磨耗模型,建立了一种可计算沿轨道纵向和钢轨横向三维分布的钢轨磨耗预测模型,并编写相应计算程序。基于该磨耗预测模型对不同优化钢轨型面在半径650m曲线区段的磨耗深度分布情况以及磨耗对轮轨匹配关系的影响进行了分析,根据分析结果优选得到了仿真曲线区段最优钢轨型面,将钢轨服役状态融入到型面优化之中。(5)开展了考虑欠过超高和非均匀速度分布影响的曲线区段钢轨型面磨耗演变特征研究基于钢轨磨耗预测模型,采用特定的采样叠加和平滑更新策略计算了不同钢轨横截面的磨耗分布情况。基于该方法验证了仿真曲线区段上最优钢轨型面的优化效果,探讨了欠过超高和基于三角概率密度函数的非均匀速度分布对磨耗钢轨型面和最优钢轨型面的磨耗演变特征及其对车轨系统动力学的影响。结果表明:钢轨磨耗光带沿轨道纵向基本平直,圆曲线上的钢轨磨耗大于曲线其他位置;由于轨道随机不平顺的存在,钢轨磨耗沿轨道纵向分布不均匀;欠超高状态比过超高状态更有助于减小钢轨磨耗,降低钢轨磨耗速率;与单一速度通过相比,非均匀速度通过显著提高了钢轨磨耗沿轨道纵向的均匀性,增加了车辆通过曲线时的运行稳定性;钢轨磨耗会对轮轨接触几何产生显著影响,钢轨磨耗导致磨耗钢轨型面轮轨匹配不良问题加剧,而最优钢轨型面轮轨接触特性仍然保持良好;随着钢轨型面更新次数

关键词： 轮轨接触损伤   相似理论   环形试验台   蠕滑   高频振动  

摘要： 轨道交通具有可持续、经济、环保的特点,已然成为现代社会最为青睐的运输方式,随着轨道交通运载量与运营密度的增大,轮轨接触损伤出现的更加频繁,损伤不仅导致维护成本升高,严重时还会影响列车运行安全。在过去的几十年里,国内外专家学者针对轮轨损伤展开了数值仿真研究和简化试验研究,但是轮轨接触动力学随着轴重与速度的提升变得更加复杂,为进一步探究轮轨接触损伤的根本原因,还需要设计更加接近真实状况的动态模拟试验台,继而显示轮轨系统的接触应力真实状态,以及解释现实加载条件下微观结构变化的实际因果关系。本文主要针对轮轨接触高频振动环形试验台系统进行了设计与研究分析,首先研究分析了轮轨接触参数/状态和饱和蠕滑率引发的高频振动对轮轨接触损伤的影响关系;依据损伤影响因素设计了小比例环形轮轨接触试验台,完成了三维设计及机械机构设计,设计了两套动力驱动方案用来模拟列车饱和蠕滑率、加速制动工况,及实现不同轮轨接触状态/参数对损伤的试验研究。其次依据相似原理对小比例试验台结构参数相似性设计进行了分析,基于方程分析法计算了蠕滑率/力的相似策略;利用相似原理与量纲分析法计算了该小比例试验系统结构参数的相似策略,并得出具体结构参数,为接下来建模仿真提供依据。基于理论分析了小比例试验车辆的最小曲线通过能力,得出该试验台最小曲线通过半径为0.679m。基于SIMPACK软件搭建了小比例环形试验台列车模型和实际车辆轨道模型,设置了不同速度和曲线半径工况研究小比例车辆动力学性能,仿真结果表明了小比例试验车辆最小曲线通过能力与理论结果相符合,最小曲线半径下80km/h速度下,最大脱轨系数为0.668,低于国家安全标准值0.8以下。轮轨接触间的蠕滑力学性能为7.5%,其他动力学性能相似性误差低于11%,由仿真结果看出试验台动力学性能变化趋势与实际相同,结果表明小比例试验台具有可行性和相似性。为小比例试验台的建立提供了参考依据。