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。

关键词： 现代有轨电车   轮轨型面匹配   有限元   槽型轨  

摘要： 为研究CHN60钢轨型面、59R2钢轨型面与现代有轨电车不同磨耗车轮型面的匹配性能,对国内一现代有轨电车车轮型面进行现场测量,将运行不同里程后磨耗车轮型面分别与CHN60钢轨型面、59R2槽型轨型面在对中位置进行型面匹配,建立轮轨弹塑性接触有限元模型,对有轨电车轮轨接触的Mises应力、接触状态进行了研究。研究结果表明:新车轮与CHN60钢轨、59R2槽型轨匹配的最大等效应力相差不大;随着运行里程的增加,磨耗车轮与CHN60钢轨、59R2槽型轨匹配的最大等效应力先增加后减少;有轨电车磨耗车轮与59R2槽型轨匹配的接触斑面积大,最大等效应力小,且形状更接近于椭圆形,轮轨匹配性能较好。

关键词： 高速铁路   有砟轨道   轮轨耦合   模态特征   有限元分析  

摘要： 随着高速列车运营速度不断提升、运营时间不断增长,车辆和轨道之间的相互动力作用逐渐增强,由此导致的列车车轮磨耗损伤和钢轨波磨等问题日益显露。由于轮轨间互相作用的增强,无砟轨道区段在运营中出现的车轮与轨道之间的周期性磨耗,导致车辆系统和轨道系统之间剧烈振动,致使轮轨垂向作用力增大,对轮对、轴箱、转向架等车辆系统部件以及钢轨、扣件、轨枕等轨道系统部件产生严重伤损,减少部件服役寿命,更会造成较大的冲击和滚动噪声,降低乘客的乘车舒适度,更甚会危及列车行车安全。研究表明,无砟轨道与动车组的耦合振动对轮轨磨耗产生一定的影响,对于高铁有砟轨道也需开展振动特性的研究,研究振动特性是否对轮轨磨耗产生影响。本文以高速铁路有砟轨道结构为研究对象,首先利用有限元软件建立了各主要部件——扣件弹条、轨枕及轮对的有限元模型,通过模态分析对各部件的固有模态特征进行了分析,获得了W2型弹条、Ⅲ型轨枕及轮对在0200Hz频率范围内的模态频率及振型。接着建立了有砟轨道结构垂向及横向有限元模型,其中分别用梁单元及实体单元模拟垂向及横向钢轨,采用实体单元模拟轨枕,考虑道床整体振动,采用质量单元进行模拟,分别对轨道垂向及横向进行了谐响应分析,获得了在0200Hz频率范围内的轨道垂向及横向振动特性,并分析了垫板垂向刚度、扣件横向刚度及扣件间距对轨道垂向及横向振动特性的影响规律。通过弹簧阻尼单元模拟轮轨之间的接触,建立了有砟轨道轮轨耦合有限元模型,利用双轮对模拟转向架荷载作用、四轮对模拟整列车荷载作用,分析单轮对荷载作用、转向架荷载作用及整列车荷载作用下的钢轨垂向及横向模态特征。可知钢轨垂向及横向模态特征均与轮对位置无关,在0200Hz频率范围内,转向架荷载作用及整列车荷载作用下的钢轨垂向及横向模态特征均表现为轮对内部钢轨弯曲振动及轮对外部端部钢轨弯曲振动。本文系统分析了有砟轨道部件、轨道及轮轨耦合模态特征,为深入分析轮轨周期性磨耗提供技术支撑,并在固有振动特性方面完善了轮轨关系研究。图53幅,表23个,参考文献73篇。