关键词： 轮轨周期性短波不平顺   安全限值   弹条断裂   钢轨加速度   轮轨垂向力   轮轴疲劳损伤寿命  

摘要： 针对400 km·h-1速度等级高速铁路车轮多边形和钢轨波磨安全限值缺乏的问题，提出确定轮轨周期性短波不平顺的安全限值的三个原则：基于《TB 10761-2013高速铁路工程动态验收技术规范》规定的轮轨垂向力不超过170 kN，基于武广线实测数据拟合得到的弹条与加速度关系以及弹条共振疲劳断裂的弹条加速度确定的钢轨加速度小于3250 m·s-2，基于轮轴至少服役30年换算确定的轮轴疲劳损伤寿命超过1200万公里。基于三个原则建立CR400BF型高速动车组的车辆-轨道刚柔耦合动力学模型，开展CR400BF动车组受大幅值轮轨周期性短波不平顺耦合激励下的轮轨力、钢轨振动加速度、轮轴疲劳损伤寿命计算，在此基础上研究时速400公里高速铁路轮轨周期性短波不平顺的安全限值，结果如下：120～200 mm波长的0.02 mm幅值钢轨波磨与0.025 mm幅值的14～22阶多边形耦合时轮轨力不超过170 kN，在120～200 mm波长的0.04 mm幅值钢轨波磨与0.02 mm幅值的14～22阶多边形耦合激励下钢轨加速度不超过3250 m·s-2，在120～200 mm波长的0.04 mm幅值钢轨波磨与0.03 mm幅值的14～22阶多边形耦合激励下轮轴疲劳损伤寿命超过1200万公里。因此，建议将时速400公里高速铁路的轮轨周期性短波不平顺的安全限值定为0.02 mm，与时速350 km限值一致。

关键词： 黏着利用   大滑移   分层滑动速度   滑动能量   可用黏着系数  

摘要： 随着列车运行速度的提高,轮轨界面湿滑条件下存在制动黏着利用需求与黏着系数下降的矛盾,因此急需突破制动防滑及黏着利用关键技术瓶颈。在深入分析高速制动黏着-滑移特性规律以及黏着再上升影响因素的基础上,提出一种基于分层滑动速度判据的黏着大滑移机理的防滑黏着利用控制策略。该策略通过维持一定的滑动速度获得滑动能量进而改善轮轨黏着系数,并根据测量的轮轨接触点切向力和防滑阀下游的制动缸压力实时计算滑行过程的轮轨可用黏着系数判断轮轨黏着改善程度。在此基础上,进行基于1∶1高速轮轨关系试验台的不同黏着条件下的高速防滑模拟试验,结果表明:该控制策略可自适应地追踪不同轮轨黏着条件下(水、防冻液)的可用黏着,提高了防滑控制系统对铁路复杂运用环境和轮轨黏着特性的适应性。

关键词： 轨底坡   轮轨接触行为   动力学模型  

摘要： 轨底坡的大小直接影响轮轨接触点的位置和轮轨力的作用方向及大小,适当地调整内外轨的轨底坡可改善轮轨之间的接触状况,使轮轨接触点发生变化而有利于轮对通过曲线。基于Simpack仿真软件,建立车辆系统动力学模型,设计不同曲线通过条件,分析了内外轨轨底坡相同和不同的情况下对轮轨接触行为及动力响应的影响。

关键词： 高速列车   升力翼   牵引   制动   曲线通过   轮轨黏着  

摘要： 建立考虑轮轨关系、升力翼及流场耦合特性等因素的车辆系统动力学模型,分析升力翼高速列车曲线通过时的运动姿态和轮轨接触特性响应,研究列车在曲线轨道运行的轮轨黏着性能,探讨轨道不平顺、曲线半径、运行速度及轮轨接触条件对轮轨黏着性能的影响。研究结果表明:气动升力通过改变列车运行动态响应和轮轨接触特性导致内、外侧轮轨垂向力和纵向蠕滑力重新分配,促使内侧轮更易失去黏着;气动升力和运行速度的增大均会劣化轮轨黏着性能,但曲线半径的增大将显著提升轮轨黏着水平;轨道不平顺削弱了轮轨黏着性能,干态、湿态、油态条件下的轮轨黏着性能依次恶化。列车牵引运行时,干态、湿态、油态条件下的轮轨均能满足牵引力安全限值要求,但制动运行时,湿态和油态条件下的轮轨均不能满足制动力安全限值要求。研究结果可为超高速列车的安全运行与节能设计提供技术支持。

关键词： 高速铁路   短波不平顺   全波段高低不平顺   车辆动力学响应   功率谱密度  

摘要： 随着列车运行速度的不断加快,轮轨高频振动引起的车辆、轨道部件伤损问题更加突出,尤以周期性的短波不平顺最为常见。为了掌握轮轨高频振动自下而上的传递衰减规律以及制定合理的钢轨打磨策略,有必要针对车辆系统在高频激励条件下的耦合振动特性开展深入的理论研究。本文通过对大量实测数据的拟合,得到了更宽频段范围内的轨道高低不平顺谱拟合公式,并通过反演得到了0.002~100 m波长范围内的高低不平顺样本;在此基础上建立了高速动车组-轨道刚柔耦合动力学模型,其中对轮对、钢轨均考虑了弹性体振动模态,仿真分析了周期性短波不平顺引起的轮轨高频振动特性。结果表明,车辆各部件的振动频率分布范围为30~1390 Hz,且自下至上呈逐层衰减趋势。通过提取周期性短波不平顺幅值变化对轮轨相互作用的影响规律,进一步提出了适应400 km/h高速铁路的典型波长周期性短波不平顺的量化控制限值要求。

关键词： 地铁车辆   刚柔耦合动力学   车轮扁疤   钢轨焊缝不平顺   轮轨垂向力  

摘要： 车轮扁疤和钢轨焊缝不平顺作为轮轨表面常见的激扰源，会加剧轮轨动力相互作用。既有研究针对两种激励共同作用下的轮轨动力响应分析尚不完善。基于ANSYS与SIMPACK建立了考虑轮轨柔性的地铁车辆–轨道刚柔耦合动力学模型，以扁疤中心和钢轨焊缝中心的相对位置模拟扁疤车轮通过钢轨焊缝区时的相位，研究车轮扁疤和钢轨焊缝不平顺共同作用下的轮轨垂向力特性。结果表明：扁疤车轮通过叠合形焊缝不平顺时，其轮轨垂向力响应随相对位置的变化有明显波动，且相对位置位于焊缝短波不平顺的起点和终点附近出现局部峰值。其轮轨垂向力最大值在局部峰值附近随着扁疤长度、车速和焊缝不平顺短波波深的增加而增大，随着焊缝不平顺短波波长的增加而减小，较单独扁疤引起的轮轨垂向力最大值显著增大。当扁疤长度为30 mm，以60 km/h车速通过既定钢轨焊缝区时，最大轮轨垂向力为262.3 kN，相比正常静轮载增加约320.3%。探究了地铁扁疤车轮通过钢轨焊缝区时轮轨垂向力作用，旨为地铁运营维护提供一定理论参考价值。

关键词： 轮轨损伤   轮轨作用力   车轮多边形   钢轨波磨   拍振  

摘要： 地铁车辆在长期服役过程中，车轮与钢轨的异常磨耗将导致不可避免的接触疲劳损伤，轮轨损伤相互耦合可能会对车辆运行安全带来威胁。某地铁车辆自2019年以来未达设计里程却偶发一系钢弹簧断裂问题，为了探明一系簧断裂原因，调研了现场断裂钢簧及对应的车轮多边形磨耗情况，结合运行线路钢轨的磨损状态，建立了考虑轮轨损伤的地铁车辆垂向动力学机理模型，分析了车轮多边形与钢轨波磨单独作用及二者产生拍振现象时车辆的垂向振动响应，讨论了不同波长轮轨损伤激励在不同相位差下的耦合作用。结果表明：一系簧发生断裂的车辆存在10阶车轮多边形，其运行线路存在主波长为250～315 mm的钢轨波磨。当车辆运行速度为70～80 km/h时可带来接近一系簧固有频率的激励，车轮多边形和钢轨波磨两种激励在一定条件下耦合将出现拍振现象，产生周期性瞬时冲击，极端情况下将恶化为持续性超标高负荷。一系簧长期处于轮轨损伤耦合异常作用，引起一系簧结构本身同频共振，是导致一系簧偶发断裂的重要原因之一。

关键词： 铁路工程   LCA   磁悬浮   轮轨  

摘要： 本文基于LCA对京沪高铁的轮轨与磁悬浮方案进行比选研究,在材料、设备、运输与施工阶段对轮轨与磁悬浮的能源消耗进行计算分析,最后对两者进行综合比选评价。从能源消耗的全生命周期评价角度为铁路在轮轨与磁悬浮两个方案的比选评价提供科学可靠的参考思路。

关键词： 摩擦接触   粗糙表面   数值模拟   热机耦合   轮轨  

摘要： 为了研究粗糙表面形貌特征对轮轨摩擦副滑动过程中产生的热、温度场和应力场的分布规律及其相互影响,基于G-W模型,将轮轨摩擦副简化为一不同形貌的微凸体粗糙表面与一理想平面,通过数值模拟方法研究了粗糙表面轮轨摩擦过程中热的大小及温度场和应力场的分布规律。结果表明:微凸体之间的相互作用对摩擦生热有影响,随着球冠状微凸体堆叠度的增大,热区分布面积增加,热源减小;微凸体的数量和排布规律对摩擦生热有影响,微凸体横向排布时,摩擦温升随微凸体数量的增加而减小,微凸体纵向排布时,摩擦温升随微凸体数量增加而增大,热区分布向滑动方向后方集中;不同形貌微凸体对对摩擦温升结果也会产生影响,球冠状微凸体粗糙表面摩擦温升总体高于长方体状微凸体摩擦温升。可见,微观层面粗糙表面形貌特征对轮轨摩擦副热源、热区分布、温度场和应力场分布等都会产生影响,为进一步研究轮轨相互作用,保障列车安全运行提供理论依据。