关键词： 脫軌   克羅梭曲線   彎曲軌道   滑動   翻覆  

摘要： 高铁以及捷运在世界上使用的比例越来越高，为了节省行驶时间及增加效率，他们追求更高的营运速度。但是列车发生脱轨的案例一直都在发生，往往会造成人员及财物的损失，所以必须加以讨论。最容易发生脱轨的区块是弯曲轨道的部分，因此弯曲轨道的影响对研究脱轨相当重要。轨道有许多会影响脱轨的设计参数，例如超高、摩擦系数以及速度，他们彼此之间的关系也是探讨脱轨的一个重点。 本文利用有限元素法开发了一种轨道模型，其中包含了克罗梭曲线段。设计轨道的参数是参考台湾"交通部"的规范，将轨道设计分为捷运轨道以及高铁轨道。本文分别设计不同列车在捷运轨道及高铁轨道行驶，透过改变列车的行驶速度来观察不同的超高和摩擦系数对於脱轨的影响。将脱轨分为滑动以及翻覆来讨论，在发生滑动之後，若离心力继续增加，则有可能会发生翻覆现象。利用有限元素法模拟出会发生脱轨的临界半径值，并将有限元素法的模拟结果与理想的理论公式进行比较，以验证有限元素法的结果是否准确。结果显示，模拟的结果与理论公式的差异值很小，因此可以将此轨道模型应用在其他具有弯曲轨道的案例当中使用。

关键词： 黏着系数   蠕滑率   黏着特性   油介质  

摘要： 在车轮-钢轨高速滚动接触疲劳试验机上进行油介质下高速轮轨低黏着特性和增黏试验,研究油介质条件下不同速度、蠕滑率、轴质量以及撒砂对黏着系数的影响,最高试验线速度200 km/h。结果表明:黏着系数随蠕滑率的增加先增大、再微降随后趋于平稳,在蠕滑率3%左右达到最大;随着速度的增加,黏着系数呈快速下降趋势,如速度从50 km/h增加至200 km/h时,最大黏着系数从0.092下降至0.049;当轴质量由12 t增至16 t时,黏着系数仅略微增加了0.01;撒砂后,黏着系数约为未撒砂时的3倍左右,且依然随速度增加而降低;撒砂会使得试验后轮轨表面产生很多麻坑,从而增大了表面粗糙度,对增黏起到了一定作用,但增黏砂会对接触表面造成显著损伤,在极端条件下会促进滚动接触疲劳的萌生,威胁运行安全。

关键词： 轮轨关系   轮轨增压   电磁场分析   仿真优化  

摘要： 针对列车牵引和制动时黏着力不足的问题,基于电磁作用原理提出一种安装在转向架上的新型电磁增黏装置。围绕高速旋转车轮,设置电磁线圈,建立电磁增黏装置基本结构模型,在车轮与钢轨之间形成电磁场,分析轮轨之间电磁作用力随列车速度的变化规律,以及电磁吸力对轮轨黏着力的影响。通过调整线圈高度和厚度比例及围绕车轮上下空间的布置,强化轮轨接触附近的磁场强度和磁力线分布,设计电磁增黏装置导磁外壳形式和气隙控制磁路的导向及作用范围,同时考虑车辆限界及安装条件,优化性能和结构参数。仿真结果表明,电磁增黏装置可以明显提高各个速度阶段轮轨之间垂向压力,增加轮轨黏着力;同时,通过调节两侧车轮压力,可提高列车运行平稳性。

关键词： 路基冻胀   动力响应   高速铁路   无砟轨道  

摘要： 季节性冻土区高速铁路无砟轨道路基冻胀,影响了列车运行的安全性、舒适性以及无砟轨道主体结构的服役性能。为研究路基冻胀和高速行车荷载组合效应下的轮轨动力响应,建立了车辆-轨道-路基冻胀耦合动力学模型,对路基不同冻胀幅值、冻胀位置和行车速度下CRTSⅠ型板式无砟轨道轮轨动力响应及轨道结构受力进行分析。结果表明:冻胀发生区段轮轨动力响应增大,列车以350 km/h运行时的安全性和舒适性满足冻胀管理标准要求,但轮轨力随冻胀幅值和速度的增加而增大;轨道板和底座板振动加剧,在计算冻胀波长和幅值范围内,离缝处轨道板振动加速度峰值超过动态验收标准要求,容易引起离缝处CA砂浆层及路基基床表层伤损破坏,且轨道板、底座板振动加速度随行车速度增加而增大;轨道结构动应力和列车荷载传递关系密切,路基冻胀状态下列车荷载引起轨道板和底座板处于交替和交变的拉压受力状态,需要在设计中提出控制裂纹的措施,行车速度对短波冻胀时轨道结构受力影响较小。

关键词： 轮轨力   测量方法   1∶5测力轮对   台架试验   精度  

摘要： 轮轨力是轮轨关系的重要基础,是车辆运行安全检测的重要指标。轮轨力连续测量是车辆动力学理论研究与实践的重要环节,也是轨道车辆领域研究的难点之一。通过轨道车辆轮对上载荷、弯矩及应变三者之间关系,提出一种轮轨力连续测试方法。该方法包括车轮有限元模型建立并计算车轮辐板应力,依据应力分布特征确定车轮辐板内外侧及内外圈应变计粘贴位置和数量,确定车轴截面测试位置、应变计测试电桥组桥方式、轮轨力标定方法和误差控制等。轮轨力标定包括轮轨垂向载荷和横向载荷标定、载荷-应变系数确定。误差控制包括选择准确贴片位置、标定系数回归以及车轮和车轴测点联合运用等。制作了1∶5实物测力轮对,并在1∶5转向架试验台上测试并获得该测力轮对的轮轨力。结果表明,提出的轮轨力连续方法具有较高的精度,实现轮轨力连续测试。

关键词： 振动台   车辆-轨道模型   轮轨垂向力   轮轨水平力   轨道不平顺  

摘要： 为研究地震作用下高速铁路地震预警阈值,进行准静态全尺寸车辆-轨道模型振动台试验研究,对车辆轨道模型施加正弦地震波,试验结果显示《铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范》中所规定的轮重减载率限值和脱轨系数限值可能偏于保守,且导致列车脱轨的原因是由于地震作用使轨道结构发生大幅的水平向振动,引起车轮发生水平向晃动,致使车辆发生侧向滚摆运动所造成的;接着对车辆轨道模型施加实测地震波,试验结果表明地震波频谱特性对列车运行安全有一定的影响;对车辆轨道模型同时施加水平向和垂向地震波,发现对车辆轨道系统动力响应影响较大的为水平向地震波,垂向地震波则对其影响较小;根据振动台试验模型建立与之对应的多刚体、多自由度三维车辆-轨道数值模型,研究当考虑轨道不平顺时,地震作用下不同车速对列车轮动动力响应的影响,通过数据分析表明,在一定范围内,地震作用下的列车脱轨与列车速度关系不大,为高速铁路地震预警阈值的研究提供了一定的理论依据。

关键词： 激光熔覆   超声振动   轮轨   磨损  

摘要： 在高速轮轨钢表面制备添加钇稳定纳米氧化锆的超声振动辅助的激光熔覆铁钴复合基涂层。通过扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度仪等分析了熔覆层的微观组织、物相组成和显微硬度;采用GPM-30轮轨接触疲劳实验机研究了添加钇稳定纳米氧化锆前后的激光熔覆层的滚动接触疲劳磨损性能。结果表明:通过激光熔覆可获得优质的熔覆层,添加了钇稳定纳米氧化锆的熔覆层的磨损状况得到改善。添加3.5%的钇稳定纳米氧化锆的强化效果最佳,与不添加任何合金粉末的熔覆层相比,磨损速率分别降低56.5%、61.6%。

关键词： 輪軸滾動試驗機   旋轉編碼器   標稱黏著係數   潤滑材料   潤滑距離  

摘要： 轮轨接触黏着行为为轨道工程技术中极为重视的问题，包含轨道磨损、列车牵引制动、振动噪音、打滑及越线等交通事故。轨道的保养便相当重要，而轮轨间的润滑可减少或防止这些事故的发生，本研究将会以试验讨论各种润滑材料及轮轨润滑状态，除了轮轨润滑状态外，TRA在高雄铁路地下化路段有润滑剂用量过多导致成本问题，并讨论润滑剂用量影响及水的替代性。本试验使用自制的轮轴滚动试验机结合旋转编码器，藉由量测即时电流、电压及转速等资料，以量测结果加上资料後处理计算出轮轨间的速度、标称黏着系数及蠕滑率等资料，并加上各种现地使用的润滑材料，以参考文献及规范指南对量测结果进行比较及验证。最後实际量测应用於轮轨界面的多种润滑材料评估其标称黏着系数及润滑距离结果。以台铁轨测润滑油用量的不同比较，显示润滑油用量20克比用量10克的润滑距离长，上升的幅度约21.4%，其效果有明显差异。在试验中发现到水与润滑材料的作用随着水量变化，当水量少时，会与润滑材料混合使润滑距离增加，反之水量增多，反而会因洗净润滑材料使润滑距离缩短。

关键词： 电子凸轮   轨迹跟踪   非均匀B样条曲线   模糊滑模迭代控制  

摘要： 以电子凸轮为研究对象,提出一种轨迹跟踪控制方法。阐述了电子凸轮运动规律,在此基础上基于3次非均匀B样条曲线给出了一种凸轮曲线设计方法。为提高凸轮轨迹跟踪精度,设计了模糊滑模迭代控制器。迭代学习控制算法可用于实现目标轨迹的跟踪;模糊控制和滑模控制则可以提高电子凸轮的收敛速度与鲁棒性。滑模控制器处理轨迹偏差及其变化率;模糊控制器对滑模输出进行模糊化和解模糊化处理;通过实时控制调节迭代学习控制器的增量得到理想的轨迹跟踪效果。针对基于伺服电机的电子凸轮,控制系统给出了具体硬件架构。通过实验验证表明,模糊滑模迭代控制算法能够满足电子凸轮对轨迹跟踪精度与鲁棒性的要求,电子凸轮能够有效取代传统的机械凸轮机构。

关键词： 頻率響應函數   輪軌接觸力   側向力   垂向力   Arduino  

摘要： 国际上轨道安全大多都以Nadal提出之脱轨系数作为规范订定背景理论，其中垂向力与侧向力为影响脱轨系数最主要之参数，然而轮轨接触力随时间接触面积不同、正向力也不断改变，量测不易。本文参考日本使用应变规量测方法，在兼顾无线传输的要求下使用Arduino 应变规模组透过Zigbee做为无线传输媒介，将量测数据回传电脑计算轮轨接触力，然而钢轮变形量太小，实验结果失败。因此提出使用频率响应函数矩阵之概念量测轮轨力，布置加速规於轴箱，并利用冲击槌敲击获得系统频率响应函数，透过量测车行加速度代入频率响应函数矩阵计算轮轨力。为应证实验方法之可靠度，本文利用SIMPACK模拟实验台车於试验轨行驶之轮轨接触力，核对实验之结果。比较结果显示垂向力误差介於5%~7%，平均误差6.17%，侧向力误差介於0.4%~25%，平均误差15.94%，误差值与器材杂讯处理、频率响应函数正确性有关，透过良好仪器及多次实验消除偶然误差可提升准确度，期待此方法未来能应用於实车测量，随长时间监控可做为轨道安全之依据及轨道养护之参考。