关键词： 高速铁路   车轮多边形化   轮轨接触力   波深   阶数  

摘要： 针对高速铁路频发的车轮多边形问题,探讨了多边形阶数、多边形波深以及行车速度对轮轨接触力的影响。基于多体动力学分析软件SIMPACK建立了CRH3型整车动力学模型,进而考虑实际服役条件,计算不同行车速度下车轮多边形化的轮轨接触力荷载谱,确定高速列车行车条件下轮轨接触力的临界范围。研究结果表明:相同行车速度下波深对轮轨垂向力和横向力的平均值影响均较小,但它们的幅值均随波深的增加而显著增加;相同波深下轮轨垂向力的平均值和幅值均随着行车速度的增加而增加;当多边形阶数高于10阶时,轮轨横向力最大值随着行车速度的增加而增加;然而,当多边形阶数低于10阶时,轮轨横向力最大值会随着行车速度的增加而降低;当波深和行车速度不变时,轮轨垂向力和横向力最大值和幅值均随阶数增加而增加,且在车轮多边形阶数超过10阶时迅速增加;高速列车以250 km/h和300 km/h行驶时,车轮0. 05 mm和0. 1 mm波深情况下对应的车轮多边形阶数限值分别为18阶、15阶和16阶、12阶。

关键词： 轮径差   轮轨力   映射关系   转K6   铁路货车  

摘要： 以铁路货车转向架转K6轮对为主要研究对象,建立Simpack多体动力学模型,并通过设置相应车轮轮径差,着重分析轮轨垂向力、横向力及横向位移随轮径差差值变化的变化,由不同轮径差对应的车轮轮轨力,分析其相互对应关系。分析结果表明:当轮对出现轮径差时,车轮左右轮轨垂向力和横向力都出现相应差值,且差值随轮径差增大而增长,出现轮径差的轮对横向位移值也随轮径差变大而增大,且在一定范围内,变化差值与轮径差差值基本呈一次线性关系。

关键词： 轮轨   摩擦   干态   水   油  

摘要： 利用MMS-2A型摩擦磨损试验机开展不同介质下轮轨摩擦性能研究,主要研究摩擦系数的变化。研究干摩擦情况下、水态下、油介质润滑条件下、防冻液条件下对轮轨材料的摩擦磨损性能影响,系统分析研究不同条件下轮轨材料的摩擦系数变化。结果表明:不同介质工况下的轮轨摩擦系数明显不同,干态下轮轨摩擦系数最大,水润滑下次之,油润滑下还有所下降,最低的摩擦系数为添加了防冻剂后;随着环境湿度的增加,轮轨摩擦系数明显下降;滑差率对摩擦系数影响显著,随着滑差率增加,轮轨摩擦系数将显著增加;不同流量下,整体变化趋势无明显差异,随着流量的增大,干态与水态工况的状态摩擦系数的转换差异越来越趋于相似,1ml的小流量对摩擦系数影响较大;油介质下摩擦系数较小,随流量的增大,摩擦系数呈现降低趋势。

关键词： 轨距检测   光斑垂向位移   轮轨相对横移   透视矫正   间接检测  

摘要： 针对传统轨距检测方法设备复杂、安装要求高和数据计算量大的问题,设计了一种基于轮轨相对横移的轨距检测系统。该系统首先使用两组激光源与相机组合分别采集左右两边轨头内侧激光光斑图像,然后根据钢轨边缘特点使用Hough检测与透视变换将其矫正为同一采集距离正视视角图像,接着对比基准时刻图像计算激光光斑中心点垂向位移变化量并通过其与轮对横向相对位移的几何关系分别计算两侧轮轨相对横移变化量,最后由两者差值得到相对初始时刻轨距变化量实现轨距的间接检测。实验结果表明,该轨距检测方法硬件结构简单,数据计算量小且检测精度较高,可实现轨距参数的非接触式检测。

关键词： 地铁道岔   曲尖轨   轮轨摩擦控制   磨耗指数   多体动力学  

摘要： 为了研究轮轨摩擦系数匹配对地铁道岔曲尖轨损伤的影响,本文以某地铁9#曲线尖轨道岔为例,基于车辆-轨道耦合动力学理论,利用SIMPACK仿真软件,研究了不同摩擦系数匹配下,某地铁车辆车以30km/h的速度侧逆向通过转辙器部分时的轮轨动力特性和轮轨损伤特性,以期在保证车辆行驶安全性、舒适性的前提下,为最大限度的降低曲尖轨损伤,提供合理的轮轨润滑方案。研究结果表明轮轨摩擦控制能有效减缓曲尖轨的磨耗,建议对服役道岔转辙器部分两侧钢轨进行润滑,将两侧轮轨摩擦系数差值控制在较小的范围内,当两侧轮轨摩擦系数均不大于0.25时,曲尖轨磨耗和疲劳均较小,有效的延长了曲尖轨的服役寿命。

关键词： 声学   轮轨滚动   摩擦磨损   轮轨噪声   试验台试验  

摘要： 基于MMS-2A型轮轨滚动摩擦磨损试验机的双轮对滚试验,研究轮轨摩擦磨损过程中滚动噪声、摩擦系数和磨损量与介质的关系。结果表明:轮轨间添加不同介质时,轮轨噪声发展趋势基本一致,总体来看,都是先增大,到达首个峰值后开始降低,随着循环次数的增加,噪声声压值会趋于平稳,但在声压级上却存在明显差异。相较于常规干态情况,水介质会使轮轨材料摩擦时的噪声声压级降低1.5 dB,轮轨间摩擦系数则显著下降49.4%,车轮和钢轨试样的磨损量分别降低52.4%和44.4%;而撒砂则会使轮轨材料摩擦时的噪声声压级增加2.5 dB,轮轨间摩擦系数上升12.7%,车轮和钢轨试样的磨损量则显著增加,分别增加了105%和289%。以上研究可为轨道交通减振降噪措施提供依据,并指导线路的运营维护保养。

关键词： 粗糙度   微凸体   轮轨接触   黏着系数   滑动/黏着区  

摘要： 为了进一步考虑粗糙表面对轮轨蠕滑的影响,从微凸体的微米尺度跨越到米的尺度,着力于摩擦的物理学本质,建立干摩擦工况下的轮轨蠕滑力的二维动态计算模型。通过微凸体接触与断开来模拟轮轨接触的滚滑运动,讨论不同速度、蠕滑率、轮轨表面粗糙度参数等因素对轮轨黏着系数的影响,对每个因素造成的轮轨牵引系数的变化进行数值分析。在中低速情况下,通过对线路测量数据和实验室JD对滚机数据与模型计算结果的对比,验证了模型的有效性。结果表明随着速度的增大,黏着系数随之下降;适当增加轮轨表面粗糙度能提高轮轨间的黏着系数;同时以非人为划分的方式重现接触斑内牵引系数变化的过程,从黏着区到滑动区的过渡过程。

关键词： 低阶磨耗轮对   13自由度人-车动力模型   集中质量法   轮轨接触力   人体舒适性  

摘要： 低阶谐波磨耗轮对不仅会引发高阶谐波磨耗,还会引起列车振动进而影响乘员的舒适性。在传统的10自由度列车模型的基础上,利用集中质量法,将满员时乘客的总质量等效在列车的前后转向架和车体中间三个质量点上,考虑三个等效质量体的沉浮运动,形成了13自由度的人-车模型。该模型既可以研究不同磨耗轮对激励对乘员振动特性的影响,又可以避免将单个乘员纳入系统计算时造成的累计误差。其中轨道结构为多层梁模型,且考虑轮轨接触损失。结果表明,行车速度和磨耗轮对的阶数和波深的增大均会诱发列车发生跳轨现象,影响行车安全。此外,在相同轮对工况下,前端等效人体的垂向加速度均大于车体,所以应该以等效人体而非列车的振动响应来评价乘员舒适性。

关键词： 非线性随机振动   车辆-轨道-桥梁垂向耦合系统   概率密度演化   车辆运行安全性  

摘要： 基于列车-轨道-桥梁耦合动力学理论,考虑轮轨接触非线性,采用广义概率密度演化理论建立了列车-轨道-桥梁垂向耦合系统非线性随机振动方程。采用数论选点法结合谱表示-随机函数法生成轨道随机不平顺样本,实现了用两个随机变量和少量样本较精确地反映轨道不平顺功率谱的随机特性。以高速列车-简支梁桥上CRTSⅠ型板式无砟轨道为例,从概率及可靠度角度,考虑非线性轮轨关系中跳轨现象以及轨道随机平顺影响,对比分析了线性与非线性轮轨对车辆运行安全性的影响;计算了不同轨道谱、车辆运行速度下轮重减载率概率密度演化规律及其对车辆运行安全性影响。结果表明,建议的方法可通过较少的随机变量和样本计算得到车辆-轨道-桥梁耦合系统非线性随机动力响应及其概率分布,可为车辆运行安全性评价提供更好的指导。

关键词： 振动与波   钢轨波磨   轮轨耦合   横向动态响应   轮对振动  

摘要： 研究国内某地铁采用科隆蛋扣件小半径曲线段出现严重波磨的原因。在现场调查测试阶段,利用Bi-CAT波磨测试仪获取该区段波磨的基本特征,通过锤击试验法对轨道进行频率响应特性测试;在实验室试验与计算机仿真阶段,通过ANSYS软件建立列车轮对与轨道的耦合三维实体有限元模型,并结合列车轮对模态测试结果,分析轮对的横向模态特征与轮轨系统横向频响特征以及钢轨波磨特征频率之间的关系。通过现场调查测试与计算机仿真得出如下结论:轮轨耦合条件下200 Hz至400 Hz轮对横向模态特征导致的钢轨横向振动是该区段63 mm和40 mm波长波磨形成的原因之一。