地铁曲线波浪型磨耗的机理分析

建立了单轮对的粘滑振动数学模型,考虑了轮对的弹性体模态、轮轨间的蠕滑力—蠕滑率关系在大蠕滑时的负梯度特性、轨道的横向弹性和转向架的一系悬挂特性,分析了多种因素对粘滑振动的影响,研究了波浪型磨耗与粘滑振动之间的关系.通过现场测试获得了与理论分析的一致性.     

轮轨型面对车辆曲线通过性及磨耗影响

对比初始与实测轮轨型面对上海地铁A型车的曲线通过性能的影响,并分析不同的轮轨型面匹配对轮轨磨耗、钢轨波浪形磨耗、接触疲劳的影响.结果表明4种不同的轮轨匹配下,车辆的曲线通过性能都能满足车辆动力学性能要求,但新车轮运行在已磨损的轨面上时,曲线通过性能略差,其轮轨横向力和脱轨系数偏高.初始轮轨匹配在过小半径曲线时其外轮轨具有较大的自旋功,且内外轮轨上高的纵向蠕滑率将导致车轮产生粘滑振动,易形成波磨,经过滚动接触疲劳分析,磨损后的车轮踏面易对小半径曲线外轨造成表面接触疲劳破坏.     

动车组运营下轨道参数对小半径曲线钢轨侧磨影响研究

为减缓动车组运营下小半径曲线外股钢轨侧磨,延长钢轨使用寿命,利用SIMPACK软件建立了小半径曲线轮轨磨耗仿真模型。仿真分析了超高、轨距、钢轨表面摩擦系数及轨底坡对动车组通过时小半径曲线外轨所受横向力、导向轮冲角及轮轨磨耗指数的影响规律。研究结果表明:钢轨表面摩擦系数及轨底坡对小半径曲线外轨侧磨影响较大,适当降低钢轨表面摩擦系数可以较大程度上降低曲线外轨所受横向力及磨耗指数;调整外轨轨底坡至1∶20,内轨轨底坡至0,对曲线外轨所受横向力及导向轮冲角影响较小;但对轮轨磨耗指数影响较大,有利于减小曲线外轨侧磨。根据研究结果,针对某动车所小半径曲线制定了减磨方法;并对改造后曲线进行了轮轨力测试和钢轨廓形测试。测试结果表明,减磨方法效果明显,可延长曲线外轨服役寿命3倍以上。     

橡胶轮转向架稳态曲线通过行为研究

以橡胶轮转向架为研究对象 ,在分析其特殊的轮轨关系的基础上 ,建立了半车稳态曲线通过动力学分析模型 ;以轮轨横向力为优化目标 ,以轮重减载率和侧偏角为约束条件 ,确定了一、二系悬挂参数 ,并对优化值进行了参数稳定性分析 ;在此基础上 ,系统地研究了橡胶轮转向架的稳态曲线通过性能 .     

缓和曲线线型对地铁车辆动力学参数的影响

为了减轻地铁运行中的轮轨磨耗,提高车辆的运行安全性和舒适性,基于车辆动力学理论,通过动力学软件SIMPACK建立轮轨关系模型,针对4种地铁线路缓和曲线线型(线性变化、余弦曲线、正弦曲线和三次曲线)进行研究.分析了各线型下的轮轨横向力、轮轨垂向力、脱轨系数、磨耗功率、轮重减载率和倾覆系数6个动力学参数在列车运行中的变化规律.结果表明:正弦曲线和线性变化对列车在缓和曲线区段的动力学参数数值的变化影响较大;这些动力学参数在缓和曲线线型为三次曲线和余弦曲线时,其数值均处于居中水平,这两种线型在实际设计中可以替换.     

基于Matlab/Simulink的公用轴独立旋转车轮转向架横向动力学研究

利用Matlab/Simulink建立公用轴独立旋转车轮转向架的横向动力学模型,并加载美国六级轨道谱进行仿真计算,得出转向架车轮的纵向蠕滑力、横移量、摇头角等动力学参数等并进行分析。结果表明:独立车轮的纵向蠕滑力很小甚至不存在,从而基本消除蛇形现象;并且独立车轮左右车轮旋转自由度解耦,使得其直线上的自动对中能力减弱,在受到较大的轨道不平顺激扰时,使得轮对偏向一侧运行,较大可能导致轮轨磨耗加剧。     

直线电机轮轨交通线路最小平曲线半径研究

良好的曲线通过能力是直线电机轮轨交通最显著的特点之一.本文首先对影响线路平曲线最小半径的主要因素进行了分析,并结合该系统技术特点确定了其合适的指标值.然后,应用行驶动力学理论,对曲线半径、速度与超高等曲线要素进行初步匹配.再利用所建的直线电机轮轨交通车辆/线路动力学模型分析相关线路参数对系统动力响应的影响规律.最后,基于广州地铁4号线系统技术规格,提出了该系统线路平曲线最小半径的推荐值.     

动车组运营下轨道参数对小半径曲线钢轨侧磨的影响

为减缓动车组运营下小半径曲线外股钢轨侧磨,延长钢轨使用寿命,利用SIMPACK软件建立了小半径曲线轮轨磨耗仿真模型。仿真分析了超高、轨距、钢轨表面摩擦系数及轨底坡对动车组通过时小半径曲线外轨所受横向力、导向轮冲角及轮轨磨耗指数的影响规律。研究结果表明:钢轨表面摩擦系数及轨底坡对小半径曲线外轨侧磨影响较大,适当降低钢轨表面摩擦系数可以较大程度上降低曲线外轨所受横向力及磨耗指数;调整外轨轨底坡至1∶20,内轨轨底坡至0,对曲线外轨所受横向力及导向轮冲角影响较小;但对轮轨磨耗指数影响较大,有利于减小曲线外轨侧磨。根据研究结果,针对某动车所小半径曲线制定了减磨方法;并对改造后曲线进行了轮轨力测试和钢轨廓形测试。测试结果表明,减磨方法效果明显,可延长曲线外轨服役寿命3倍以上。     

基于试验验证的磨耗型钢轨波磨形成机理

对磨耗型钢轨微观接触斑范围内的波磨产生机理进行了研究,提出了钢轨波浪型磨耗的微观波长锁定扩展机制,分析了波磨在此机制的作用下的形成机理.设计研制了小比例的双模拟轮滚动试验台对此波磨形成机制理论进行试验验证并进行了相应的线路试验,试验台可测出不同载荷作用情况下的横向蠕滑力,试验验证了不同正压力下的蠕滑力-蠕滑率变化规律,结合线路试验的波磨区段黏滑振动特征,验证了理论分析的波磨微观形成机理,所验证的形成机理理论可用于解释实际工程中的多种波磨现象.     

小半径曲线侧磨病害成因及防治方法研究

列车经过小半径曲线,因圆周运动所带来的离心加速度的影响通过轨道超高设置不能被全部消除,导致曲线侧磨严重.从曲线半径和轨道几何形位引发的轮轨关系、机车车辆运营影响及养护不当等方面分析了小半径曲线侧磨产生的原因,进而从硬件设施加强,包括加大轨道弹性、提高轨道横向刚度、提高钢轨材质强度和耐磨性能及后期线路养修方面提出了小半径曲线侧磨防治方法.     

蠕滑曲线对地铁小半径曲线轮轨接触特性的影响

为了降低地铁小曲线半径处钢轨的损伤,延长钢轨使用寿命,提出合适的轮轨摩擦因数和Kaker权重系数。首先,基于车辆-轨道耦合动力学理论,利用SIMPACK软件建立了小半径曲线动力学模型,考虑轮轨磨耗与滚动接触疲劳的耦合关系,建立钢轨损伤模型;其次,根据标准工况下动力学计算结果,分析小半径曲线轮轨动态相互作用特征,研究内侧和外侧钢轨的损伤特性,提出了最优损伤方案;然后,设置50个轮轨摩擦因数和Kalker权重系数匹配方案,分析摩擦因数和Kalker权重系数对轮轨动态相互作用和钢轨损伤特性的影响;最后,综合考虑车辆运营安全性和钢轨损伤特性,提出轮轨摩擦因数和Kaker权重系数匹配方案。研究结果表明:在标准工况下,内轨损伤形式为磨耗,外轨的磨耗程度大于内轨磨耗程度,考虑到缓和曲线上累积的疲劳损伤,外轨的使用寿命更低;Kalker权重系数越小,轮轨横向力、脱轨系数和车体横向振动加速度最大值越小,Kalker权重系数越小且摩擦因数对轮轨动力行为、磨耗和疲劳损伤的影响越小。建议小曲线半径地段轮轨摩擦因数应不大于0.2,Kalker权重系数应该不大于0.1,此时内轨和外轨磨耗指数最大值均小于100 N,钢轨几乎不产生磨耗,内轨和外轨疲劳损伤最大值为0,大幅提升了钢轨的使用寿命。     

曲线上货物列车超速引起的脱轨过程分析

针对货物列车在曲线上因超速引起的脱轨问题,根据列车-轨道系统空间振动计算模型及列车脱轨能量随机分析理论,采用轮轨位移衔接条件并考虑轮轨"游间"的影响,提出了货物列车超速条件下的脱轨过程计算方法.根据该方法,对不同曲线轨道形位等工况下的货物列车脱轨过程进行了计算,分析了列车脱轨过程中的轮轨接触状态、轮轨相对位置及几何尺寸.研究结果表明,随着曲线半径的增大,在列车脱轨瞬间,转向架摇头角及转向架与钢轨横向相对位移逐渐减小,最大值分别为5.82°和78.1 mm.该结果可为研发机械式的列车脱轨检测装置提供理论依据和基础数据,进而确保该检测装置能在列车脱轨掉道的第一时间检测到位,及时停车.     

铁路曲线状态下横向力的研究

阐述了横向力计算的必要性,介绍了铁路曲线状态下横向力的计算方法,通过计算得出了横向力与车重、超高、速度、曲线半径的关系, 并提出了减小横向力的主要措施.     

400 m小半径曲线钢轨打磨前后车辆动力学特性分析

本文选取某线路磨损较为严重的400 m半径曲线钢轨作为研究对象,采用多体动力学软件UM建立车辆-钢轨耦合动力学模型,不考虑钢轨打磨前后的轨面平顺性,研究分析新轨及打磨前后旧轨廓形与全新车轮LMa车轮踏面接触时车辆动力学特性.结果表明:当横移量大于7 mm时,新轨等效锥度最大,打磨后旧轨等效锥度较打磨前小,车辆通过小半径曲线性能有所降低,但同时也将减小轮轨横向力,减小轮轨磨耗;较打磨前旧轨,打磨后旧轨与LMa车轮踏面接触时,踏面接触斑内纵向蠕滑率最大值分别减小15.07%、2.82%,左右股横向蠕滑率最大值分别减小4.48%、4.69%,左右股磨耗功最大值分别减少18.06%、9.04%;打磨后旧轨轮对横向/垂向加速度变化时域图与新轨几乎重合,且最大值较打磨前分别降低4.46%、19.05%,车辆运行平稳性得到提升;打磨后轨面状态得到改善,剥离掉块得到较好整治,波浪形磨耗得到较好处理,车辆运行品质得到改善.     

公路曲线梁桥内力横向分配计算

本文提出的方法是直梁桥荷载横向分配理论中“刚接板法”的推广,它根据曲线梁的特点,提出了等作用半波正弦荷载的概念,并采用了内力横向分配概念。该方法充分考虑了曲线梁横截面构造上可能的不对称性及横截面的弹性变形。文中阐述了开口截面曲线梁桥最大活载内力的计算方法,并附有实桥算例。     

轨道客运车辆山区小半径曲线通过性能分析

为了解决山区小半径曲线下车辆运行安全性低、平稳性差等问题,基于车辆轨道耦合动力学建立某型轨道客运车辆动力学模型;给出线路参数方程及车辆动力学方程,并对其进行仿真计算,分析曲线半径、缓和曲线长度、欠超高等山区工况曲线几何参数对轨道客运车辆通过性能的影响.研究结果表明:在一定范围内,轮轨横向力、轮轴横向力、脱轨系数、轮重减载率等曲线通过性能指标均随着圆曲线半径、缓和曲线长度、欠超高的增大而有明显的降幅,车辆曲线通过性能增强,安全性和平稳性提高.     

曲线形槽波导传输特性的分析

为了研究新型毫米波与亚毫米波传输线及其实际应用,根据横向谐振阶梯近似等效网络法对几种曲线形槽波导的传输特性进行了分析。结果表明,各种曲线形槽波导的色散很小,且其色散特性与折线形槽波导相似,槽区的形状对其色散特性影响不大。在一定条件下,主模的带宽与槽区面积成正比,而平板区的横向长度与槽区面积成反比。此外,还给出了计算平板区横向长度的理论公式。这些新型开放式曲线形槽波导可用于传输毫米波与亚毫米波,也可     

基于电磁增粘装置的列车曲线通过安全性研究

针对列车曲线通过安全性问题,设计了一种电磁增粘装置,通过增大轮轨间的垂向电磁吸力来增加轴重,从而改善列车曲线运行过程中的轮轨粘着关系,保障列车安全运行。在SIMPACK中建立CRH2型车动力学模型进行仿真分析,结果发现随着励磁电流的增加,列车曲线通过性明显改善。励磁电流的增大可以明显降低四个车轮的脱轨系数与轮轨垂向力和横向力,降低对钢轨的冲击力。在速度250～300 km·h~(-1)的高速运行工况情况下,装有电磁增粘装置的转向架对脱轨系数的改善效果明显,脱轨系数降低6%左右。     

由结构钢TTT曲线预测其CCT曲线

对结构钢热处理常用的两种典型相变曲线(TTT曲线和CCT曲线)进行的理论分析中,常用经典叠加原理将等温相转变曲线(TTT曲线)转变为连续冷却相转变曲线(CCT曲线),但是这种方法与实际结果有明显差异,本文从这个差异出发找到改进的非线性叠加方程,进而将经典叠加原理进行修正。通过对典型结构钢的转换计算,得到非线性叠加方程的待定系数,并拟合出这些待定系数与碳当量的函数关系式,从而获得结构钢TTT曲线预测其CCT曲线的方法。     

道岔缓和曲线尖轨切削方式选型的动力学研究

以轮轨系统动力学理论为基础,建立车辆-转辙器动力耦合模型,计算并分析42号缓圆缓型道岔前缓和曲线尖轨选取五种不同切削方式时,轮轨系统动力指标及钢轨磨耗变化情况.结果表明:利用动力学方法评价各种缓和曲线尖轨切削方式的优劣性,能够使尖轨选型更加可靠;缓圆缓型道岔中选用半切线型缓和曲线尖轨,可获得较好的行车性能、转辙器结构稳定性和钢轨磨耗性能,部分设计条件下也可依照具体要求采用切线型尖轨;对运营中道岔转辙器结构动力性能的分析,需考虑几何不平顺等因素的共同作用.