关键词： 轮轨力   数字图像相关法   散斑图像   亚像素匹配   试验研究  

摘要： 针对应变计式轮轨力测量方法的不足,研究一种基于数字图像相关法的非接触式轮轨力测量方法。通过受力分析以及有限元计算,确定钢轨表面非接触测点区域位置。根据轨旁检测的特点设计测量系统的整体方案并分析了其测量原理,对相机进行了分析选型,以实现轮轨力作用下钢轨表面测点区域变形散斑图像的高质量采集。基于数字图像相关法对所采集的变形散斑图像进行分析,采用1阶形函数描述钢轨的变形,并使用零均值归一化差值平方和函数作为相似度的度量指标;为了提高系统的测量分辨精度,在整像素匹配算法的基础上,通过对位移初值进行迭代计算进一步得到亚像素级位移,并使用最小二乘法拟合位移场结果得到相应的应变场。在实验室设计并搭建了具有移动加载功能的轮轨力测量试验系统;通过静态标定试验准确建立了反映钢轨应变和轮轨垂向力大小数学关系的线性标定曲线,并分析讨论了相机工作距离和光照强度等因素对轮轨力测量的影响;在移动载荷作用下进行了轮轨力动态测量试验,与接触式应变计法测量结果进行比较,非接触式数字图像相关法在跨中位置的最大轮轨力测量误差不超过0.3%。动静态测量试验结果表明,数字图像相关法能够实现轮轨力的精确测量,是一种有效的非接触式轮轨力测量方法。

关键词： 城市轨道   扣件   钢轨吸振器   摩擦自激振动   复特征值分析   瞬时动态分析   钢轨波磨  

摘要： 基于摩擦自激振动理论和现场调研,建立了DTVI2和科隆蛋扣件结构支撑下的小半径曲线区段轮对-钢轨-吸振器系统有限元模型,采用复特征值分析和瞬时动态分析研究了2种扣件区段钢轨吸振器对钢轨波磨的抑制效果;通过最小二乘法和粒子群算法研究了钢轨吸振器的不同参数对钢轨波磨的影响规律,确定2种扣件下钢轨吸振器的最优参数组合。研究结果表明:安装钢轨吸振器前后,轮对-钢轨-吸振器系统发生摩擦自激振动的主要频率为480 Hz;DTVI2扣件的最大垂向振动加速度由270.01 m·s^(-2)下降到206.07 m·s^(-2),降低了23.71%,功率谱密度(PSD)峰值由98.98 dB下降到94.92 dB;科隆蛋扣件的最大垂向振动加速度由300.97 m·s^(-2)下降到211.44 m·s^(-2),降低了29.74%,PSD峰值由101.58 dB下降到95.14 dB;在DTVI2扣件区段中,钢轨吸振器质量为14.0 kg,连接刚度为9.0×10^(6) N·m^(-1),连接阻尼为1.0×10^(5) N·s·m^(-1)时对钢轨波磨的抑制效果最好;在科隆蛋扣件区段中,钢轨吸振器质量为7.5 kg,连接刚度为1.07×10^(7) N·m^(-1),连接阻尼为1.0×10^(5) N·s·m^(-1)时钢轨波磨的抑制效果最好。可见,安装钢轨吸振器能够有效抑制轮轨系统的摩擦自激振动,从而抑制钢轨波磨的产生和发展;钢轨吸振器对科隆蛋扣件区段钢轨波磨的抑制效果优于DTVI2扣件区段;合理选取钢轨吸振器的连接参数会进一步抑制钢轨波磨的产生和发展。

关键词： 轮轨冲击振动   Poincaré映射   Hopf-Flip分岔   混沌  

摘要： 当车辆通过轨道的局部不平顺时,轮轨间将产生大小突变且具有随机性的作用力,使车辆垂向系统的动态响应发生较大变化,这会影响车辆与轨道部件的疲劳寿命、影响车辆行驶的平稳性,还会导致车辆振动加剧。为分析当轮轨间发生冲击振动时车辆垂向减振系统的动态特性,通过建立一种垂向轮轨冲击振动系统物理数学模型,将动力学方程处理为无量纲形式,利用定步长四阶R-K数值方法求解该冲击振动系统响应,并将轮轨垂向冲击位置作为系统的Poincaré映射界面,结合分岔图、相图、时域响应对该系统在不同的无量纲激振频率下的分岔形式进行了分析,通过数值仿真,分析了系统通过余维二Hopf-Flip分岔、倍周期分岔向混沌运动转迁的过程,为车辆减振设计中的混沌预测和控制提供参考依据。

关键词： 城市轨道交通   噪声特性   能量分析   大跨度桥梁   轮轨噪声  

摘要： 为探究城市轨道列车通过大跨度桥梁时的轮轨噪声特性,以重庆轨道交通6号线东水门长江大桥以及环线朝天门长江大桥为研究对象,采集列车通过大桥时的噪声实测数据,分析比较噪声频谱特性与能量特性,并总结规律。结果表明:大跨度桥上轨道列车产生的轮轨噪声呈现宽频特征,声压级频谱曲线呈现“中间高、两边低”的趋势;钢桁系杆结构的拱桥噪声峰值集中于800 Hz处,并且结构噪声在63~80 Hz范围内产生了一个相对峰值,而钢桁架梁斜拉桥的噪声峰值所在的频段更高;三跨连续钢桁系杆拱桥的噪声频谱宽、幅值大,其噪声远大于钢桁架梁斜拉桥,中高频段范围的轮轨噪声尤为显著。

关键词： 轨道短波不平顺   LS-DYNA模型   轮轨垂向力   敏感波长   轨道模态频率  

摘要： 为研究普通列车轨道不平顺对轮轨激振力的影响,采用LS-DYNA软件建立三维有限元轮轨耦合力学模型。该模型把车轮简化为质量点,轨道简化为梁,利用RAIL_TRAIN和RAIL_TRACK模块实现轮轨的耦合。利用该模型,分析不同车速、不同波长和幅值所表征的轨道不平顺引起的列车轮轨垂向力及其变化特点,并研究影响垂向力的敏感因素。结果表明:车速越低,不平顺波的幅值对轮轨垂向力的影响越大;相同的车速和不平顺波长,不平顺波的幅值越大,垂向力也越大,且垂向力和不平顺波的幅值近似呈线性关系;不同车速下,轨道不平顺的敏感波长不同,但其车速与敏感波长之比的频率均约为300 Hz,接近轨道的291.949 Hz(45阶模态频率)。

关键词： 钢弹簧浮置板轨道   轮轨不平顺   减振效果   列车振动   地铁  

摘要： 为分析随机轮轨不平顺对钢弹簧浮置板轨道减振性能影响,该文采用随机模拟的方法,研究了不同轨道不平顺状态下随机车轮不圆顺在浮置板轨道插入损失评估结果方面的随机特性,以及轨道不平顺发展对插入损失评价结果的影响。研究结果表明:不同轨道不平顺状态下,随机车轮不圆顺作用下隧道壁最大Z振级的插入损失离散超过10 dB,且随着轨道不平顺的发展,插入损失的样本均值和标准差均明显减小;分频插入损失统计结果显示,轨道不平顺的发展对频率低于6.3 Hz的插入损失影响更加显著,对于20 Hz以上频段的统计均值的影响并不明显。

关键词： 有轨电车   轮   轨   尺寸   匹配   分析  

摘要： 现代有轨电车大多使用槽型钢轨,轮轨间隙与轮背间隙受轨距和轮对内侧距等因素的影响。参考德国BOStrab规范,以上海松江有轨电车为例,进行现代有轨电车轮轨导向尺寸匹配分析,并对轨距及轮对内侧距提出优化建议。

关键词： 地铁   钢轨波磨   轮轨关系   轮轨噪声   粗糙度水平  

摘要： [目的]针对国内某地铁线路运营过程中频繁出现噪声超标现象,研究钢轨波磨水平对轮轨噪声的影响,以解决线路的波磨不平顺导致轮轨匹配度下降、波磨导致轮轨噪声增大的问题。[方法]根据实测不同区段波磨特征及噪声情况,建立了波磨不平顺下的噪声发展预测模型;分析了波磨1/3倍频程特征与产生噪声主频率,得出了易激发噪声波磨波长特征;分析了钢轨质量和列车运行速度与钢轨噪声间的关系。[结果及结论]轮轨噪声由钢轨噪声和车轮噪声叠加构成。频率在2000 Hz以内时,轮轨噪声由钢轨噪声主导;频率在2000 Hz以上时,轮轨噪声由车轮噪声主导。波磨不平顺会加剧轮轨噪声,轮轨噪声的敏感波长为25~55 mm,波谷越大则噪声越大,打铣磨可以降低轮轨噪声。轨道质量对轮轨噪声的影响较小,但列车运行速度对轮轨噪声有着显著的影响,车速越快则轮轨噪声越大,因此,在居民区等公共场合,可以通过适当限速来降低噪声对周边环境的影响。

关键词： 轮轨关系   轮轨摩擦   粉末颗粒   磨损   增黏   摩擦系数  

摘要： 为寻找可替代硬质氧化物颗粒且能增加摩擦系数,并能减少对轮轨表面损伤的增黏材料,利用销盘摩擦试验机,在试验压力为0.5 MPa、转速为100,200,350,500 r·min^(-1)条件下,采用向轮轨摩擦表面添加粉末并观测摩擦表面形貌的方法,比较测试Cu,Fe与SiO_(2)粉末对摩擦系数、磨损量及表面硬度影响的差异性。结果表明:Cu,Fe粉末增加轮轨间摩擦系数的作用大于硬质SiO_(2)粉末,在摩擦表面添加Cu粉后摩擦系数增加0.2~0.3,添加Fe粉后增加0.1~0.2,添加SiO_(2)粉后在转速低于200 r·min^(-1)条件下增幅低于0.1,但在转速高于200 r·min^(-1)条件下并没有增加;低转速条件下SiO_(2)和Fe粉末使磨损量增加40%以上,而在转速大于200 r·min^(-1)时Cu粉末使磨损量降低50%,原因在于高硬度粒子加剧了对摩擦表面的犁削程度,导致磨损量成倍增加,而Cu粉末在剪切力的作用下易发生大塑性变形,从而黏附在摩擦表面,起到增大摩擦力和减小磨损量的作用;低速条件下Fe粉末和SiO_(2)粉末硬度高,与摩擦表面形成咬合作用,导致摩擦系数增加,而在转速提高时Fe和SiO_(2)粉末被粉碎细化,微细颗粒具有滚动效应,弱化了摩擦表面间的剪切力,难以起到增加摩擦系数的作用。

关键词： 圆柱滚子轴承   轴箱轴承系统   踏面扁疤   轮轨冲击   接触分析  

摘要： 将铁路车轮踏面扁疤运动模型模拟得到的冲击载荷引入双列圆柱滚子轴承轴箱系统力矩平衡模型,数值分析不同扁疤参数在铁路运行工况下导致的轴箱中组配的圆柱滚子轴承内部接触变形、偏转与局部极限接触应力的影响,进而评估轴箱中组配的圆柱滚子轴承系统的接触疲劳损坏与轮轨冲击接触的相关性,建议扁疤长度控制在40 mm以内。