关键词： 铁道工程   谐波激扰   耦合动力学   轮轨接触   蠕滑率/力   波磨发展  

摘要： 将钢轨波浪形磨耗理想化为三种波长和波深组合的连续谐波激扰,通过多体动力学软件UM,分析不同波长和波深工况下谐波激扰对轮轨接触蠕滑特性的影响。研究表明,当波长固定、波深增大时,钢轨轮对垂向振动加速度和纵向蠕滑率/力的平均值均增大,横向蠕滑率/力平均值均减小。当波深固定、波长增大时,钢轨轮对垂向振动加速度平均值和纵向蠕滑率/力平均值均减小,横向蠕滑率/力平均值均增大。纵横向蠕滑率/力均含有与初始不平顺频率值相接近的特征频率成分,纵向蠕滑率/力特征频率随着波深的增大趋向高频段发展,横向蠕滑率/力特征频率集中在低频段,且随着波深增大逐渐减小。当波深为0.3 mm时,纵横向蠕滑率/力强度相当,能量主要集中在低频,频率比较单一;当波深达到0.6 mm和0.9 mm时,蠕滑率/力以纵向蠕滑率/力为主,表现出多频率特征。在波长相同的条件下,随着运营时间的增加,磨耗量在低频段增加较小,在中高频段增加较大。

关键词： 中低速磁浮   爬坡能力   悬浮系统   轨道交通   道岔   轮轨   离心力作用   转弯半径  

摘要： 中低速磁浮交通属于中低运量交通制式,列车环抱F型轨道“零高度飞行”,无轮轨间接触摩擦,具有绿色环保、安全性高(抱轨运行)、爬坡能力强(70‰)、转弯半径小(50m)等特点,延伸了传统轨道交通产业链。中低速磁浮道岔作为线路咽喉设备,是车辆换线基本装备,不同于传统轮轨交通,需采用整体移梁形式,其研发、建设面临三大技术难题:(1)在列车动态载荷、大离心力作用下,道岔线形如何保证列车高舒适性通过;(2)悬浮系统电磁力与悬浮间隙之间强非线性关系,引起车岔耦合振动,且共振频率分散;(3)道岔高架开放结构、巡检项目多且位置繁多,巡检时多机器人协同作业的空间定位、通信及数据融合系统复杂。

关键词： 普速铁路   钢轨打磨   车轮型面   钢轨廓形   轮轨接触关系   动力学性能  

摘要： 在实测普速铁路车轮型面的基础上,选取具有代表性磨耗特征的车轮型面;采用个性化钢轨打磨目标廓形设计方法,对直线和曲线钢轨打磨目标廓形进行设计;基于多体动力学软件SIMPACK,建立客车、货车动力学模型,研究钢轨打磨后廓形对直线和曲线区段上轮轨接触关系和车辆动力学性能的影响,并进行现场测试验证。结果表明:按照钢轨优化廓形打磨后,直线区段钢轨光带宽度为30 mm左右,轮轨接触点集中分布在轨顶中心附近区域,车辆运行稳定性和横向平稳性均得到明显改善;曲线区段上股钢轨轮轨接触位置的分布更为合理,轨侧轮轨接触概率有所减小,轮轨冲角减小4.2%~5.4%,纵向蠕滑率下降49.3%~50.3%,钢轨侧磨速率下降32%~65%。现场测试结果与仿真分析结果基本吻合,表明钢轨廓形优化和打磨能够有效延长钢轨使用寿命。

关键词： 高速道岔   轮轨匹配   法向接触   切向理论  

摘要： 为研究岔区轮轨匹配关系和经典轮轨接触理论对岔区的适用性,建立了岔区轮轨接触有限元模型,编写了数种岔区法向力及切向力计算程序.以18号高速道岔转辙区及辙叉区典型断面为例,在法向对比了赫兹、半赫兹、Kalker三维非赫兹滚动接触理论与有限元模型在接触斑面积和接触应力上的差异,切向对比了基于赫兹和半赫兹的FASTSIM算法、Polach模型和CONTACT程序在不同工况下的蠕滑力差异.计算结果表明:有限元模型考虑了轮轨材料应力应变特性,更接近实际运用工况,赫兹、半赫兹、Kalker三维非赫兹与有限元法接触斑面积分别最大相差50.42%、17.83%和24.78%,最大接触应力相差60.28%、25.25%和32.37%;各工况下4种切向力模型蠕滑力随蠕滑率的变化趋势相同,同一工况下基于赫兹和半赫兹的FASTSIM算法和Polach模型与CONTACT计算结果最大相差8.08%、5.19%、9.70%;综合岔区轮轨法向、切向计算精度和计算效率,半赫兹接触理论结合FASTSIM算法在岔区大批量的数据处理中更具优势.

关键词： 轮轨   黏着   热效应   表面粗糙度   数值分析  

摘要： 建立一个考虑热效应、轮轨表面微观粗糙度和界面污染物非牛顿效应的二维轮轨黏着数值分析模型。数值模型求解通过多重网格法和多重网格积分法实现。获得了压力和膜厚分布,并讨论了最大赫兹接触压力和速度对界面流体中层温度分布的影响。基于数值模型重点进行不同表面微观粗糙度时的膜厚分析,结果发现热效应对界面流体膜厚有较明显的影响。同时调查了速度、接触压力对固体承载率的影响,并分析了其影响机理。对比水、油污染时的黏着速度曲线还发现,速度越高轮轨间的黏着系数越低。

关键词： 等效锥度   轮轨关系   钢轨廓形   车轮踏面   高速铁路  

摘要： 为了系统对比我国高速铁路轮轨型面匹配特性,在京沪、武广、哈大、兰新、贵广、丹大等6条高速铁路选择典型地面测点和16列动车组车轮进行为期2年的现场测试。分别应用LMA、S1002CN、LMB-10和XP55车轮踏面与不同线路钢轨实测廓形匹配,分析不同钢轨廓形对等效锥度的影响。基于实测钢轨廓形和车轮踏面廓形开展轮轨匹配等效锥度计算,对比分析3种主型平台动车组车轮踏面与不同线路钢轨廓形匹配的等效锥度差异,描绘出主型平台动车组镟轮初期和镟轮末期的等效锥度变化范围,并提出下一步轮轨型面匹配研究的重点方向,不断探寻最优的轮轨匹配空间,为不同线路控制合理的轮轨匹配状态提供支撑。

关键词： 单轮对滚动试验台   黏着-蠕滑特性   虚拟试验系统   动态曲线  

摘要： 单轮对滚动试验台是模拟轮轨关系多项复杂性能试验的高精度试验系统,轨道车辆轮轨黏着-蠕滑特性受多种变量综合作用影响,试验过程复杂、设计难度大、试验结果不稳定。该文研发一种滚动基于Unity3D和UM联合仿真的滚动试验台虚拟试验系统。该系统中单轮对滚动试验台动力学仿真模型通过UM建立,应用Unity3D建立虚拟仿真环境,利用MATLAB、C#完成数据的处理与传输,在虚拟环境下设计并实现多变量作用的滚动试验台黏着-蠕滑性能虚拟试验。结果表明,该系统不仅可实现多变量作用的黏着-蠕滑特性试验设计和实验结果分析,且交互性好、试验沉浸感强,能模拟多项重要的性能试验,从而降低试验成本。

关键词： 重载货车   普速道岔   心轨垂磨   轮轨接触  

摘要： 通过实测数据和文献资料,分析了辙叉区心轨垂直磨耗分布规律,并基于该规律构造了各级垂直磨耗分布曲线。针对重载条件下普速铁路60 kg·m^-1钢轨12号单开道岔,基于车辆-道岔耦合动力学的理论,建立重载货车-道岔耦合动力学模型,计算分析了固定辙叉心轨垂直磨耗对重载货车通过道岔辙叉区轮轨接触的影响规律。结果表明:心轨顶宽20~40 mm范围是实测心轨垂直磨耗较为严重的区域;随着心轨垂直磨耗量的增大,轮载过渡区轮轨接触力最大值和接触力过渡曲线波动性普遍增大,轮轨接触关系随之恶化,心轨与翼轨之间的轮载过渡平稳性随之下降;当轨道几何不平顺较为良好时,心轨顶宽40 mm处垂磨应控制在5 mm之内。

关键词： 重载铁路   滚动接触   数值模拟   轨底坡   蠕滑力   车轮型面  

摘要： 从轮轨接触几何关系和接触力学特性出发,分析了不同轨底坡下重载铁路机车JM3型踏面、货车LM型踏面与CHN75钢轨的匹配状态及其对滚动接触行为的影响。结果表明:轨底坡1/40条件下2种车轮踏面与CHN75钢轨匹配时轮轨接触点对都分布在钢轨顶面与车轮踏面中心的接触区,磨耗分布较均匀,而且轨底坡的变化对于轮缘磨耗影响不大;2种车轮踏面的纵向、横向蠕滑力均随轨底坡减小而增大;LM型踏面轨底坡取1/20时接触斑面积最大,最大法向接触应力最小,钢轨的磨耗和疲劳损伤程度最轻;JM3型踏面轨底坡取1/40时接触斑面积变化较小,不会出现法向接触应力激增的情况,有利于铁路长期保持安全稳定的运行状态。

关键词： 重载铁路   钢轨侧磨   数值模拟   小半径曲线   轮缘贴靠   临界速度   磨耗功率   外轨超高  

摘要： 重载铁路小半径曲线地段钢轨侧磨问题突出,主要原因是车辆经过曲线时轮轨接触状态不良,出现轮缘贴靠钢轨的现象。利用UM软件建立C80货车的重车模型,采用Fastsim算法仿真计算得出了理想状态下曲线地段轮轨接触点的位置及轮缘贴靠钢轨时的临界速度,分析了曲线半径、外轨超高对临界速度的影响及外轨超高、轨距加宽对钢轨侧磨的磨耗功率的影响。研究结果表明:随着货车在曲线地段上运行速度的提高,前转向架导向轮首先发生轮缘贴靠,轮轨接触点主要分布在轨距角附近;发生轮缘贴靠的临界速度随着曲线半径和外轨超高的增大而增大;随着车速的提高,其他外轮也可能发生轮缘贴靠;曲线半径是影响轮缘贴靠临界速度的决定因素,曲线半径大于800 m时,常速运行的货车不会发生轮缘贴靠;曲线半径为300 m时,轨距加宽有利于降低钢轨侧磨的磨耗功率。