350km/h动车组车轮磨耗对动力学影响研究

为探究中国350 km/h的动车组的车轮磨耗变化及其动力学性能变化,对运营中的某350 km/h的新型动车组进行踏面磨耗跟踪测量,发现车轮在镟修周期内出现了踏面凹型磨耗和轮缘根部磨耗问题。从轮轨接触关系开始对上述发现进行研究,并通过SIMPACK软件仿真模拟,探究在高速下该型车轮磨耗的增加对车辆的动力学性能(包括非线性临界速度、曲线脱轨系数、车辆平稳性指标、磨耗功率)的影响。研究结果表明:350 km/h高速运行的新型动车组,其车轮磨耗主要为踏面滚动圆处的凹型磨耗与轮缘根部磨耗;伴随着车轮磨耗的增加,轮轨接触发生改变,滚动圆两侧的疲劳损伤愈加明显,车辆的动力学性能不断恶化。最后就车轮的磨耗的发生位置与其特点提出了几点建议。     

高速转向架技术的创新研究

在介绍我国高速列车发展和创新研究平台建立的基础上,开展了引进高速动车组从轮对踏面及内侧距、线路不平顺到动车组参数的适应性研究;以提升动车组运行速度为目标,优化了京津城际铁路高速动车组的参数,并开展科学研究性试验,获得了最高运行速度394.3 km/h的高速列车运动行为及耦合系统的动力学响应特征;针对京沪高速铁路用新一代高速列车速度目标值,京津城际动车组的运用情况和无砟高架线路的不平顺谱特性,在保证更高临界速度的基础上,为了进一步提高动车组的垂向和横向动力学性能,完成了转向架结构和参数的进一步优化,实现了引进动车组的消化吸收再创新。     

两种机车车轮踏面的应用分析

分析了机车圆锥形车轮踏面与磨耗型车轮踏面设计特点,并比较了这两种形式踏面的实际应用结果,得出了磨耗型车轮踏面不仅可以减轻轮缘轨侧磨损,同时还可以减轻钢轨侧面磨损的结论。     

地铁车轮凹陷磨耗对踏面接触应力的影响

针对地铁列车运营后出现的车轮踏面滚动接触疲劳现象,利用有限元软件ABAQUS建立考虑轮轨真实几何关系的三维弹塑性轮轨接触数值仿真模型,结合现场调查车轮磨耗结果和轮轨接触几何关系分析,计算分析车轮不同凹陷磨耗状态对踏面材料应力应变状态的影响。研究结果表明:车轮踏面主要凹陷磨耗区域为车轮踏面横向位置-30～50 mm处,轮轨接触几何关系呈强非线性特性,其轮轨接触点位置集中在车轮踏面横向位置20～32 mm或-32～-20 mm。车轮不同凹陷磨耗状态下的轮轨接触状态差异显著,在磨耗突变区(-30～-20 mm)轮轨接触斑呈狭长椭圆分布,导致相同载荷下轮轨接触应力较大。当轮对向外轨横移时,车轮凹陷磨耗接触区域材料易进入屈服状态,此时车轮踏面沿接触斑深度方向0～3.6 mm范围内Von-Mises等效应力最大,踏面表层材料等效塑性应变最大。车轮踏面出现凹陷磨耗后,车辆频繁地通过小半径曲线时易在磨耗突变区造成较高的等效应力和等效塑性应变,从而导致轮缘根部表面材料产生剥离损伤。     

切比雪夫多项式在磨耗形踏面设计中的应用

在切比雪夫多项式逼近法的基础上 ,提出了一种高次曲线磨耗形踏面的设计方法 .利用这一方法在HLM踏面离散数据的基础上设计出了LY2型磨耗形踏面 ,并分析了LY2踏面与我国6 0kg/m钢轨匹配时的几何接触关系 .     

风沙环境下高速动车组制动盘磨耗跟踪试验研究

本文以风沙环境下高速动车组为研究对象,对动车组110万公里运行服役期内各车转向架轮盘、轴盘磨耗量进行了检测和数据分析.研究发现:当动车组运行至106.52万公里时,轮盘、轴盘内外侧单边最大磨耗量分别为0.616 mm与0.643 mm,各车转向架轮盘平均磨耗动车2车、6车偏大,中间拖车4车、5车偏小,而各车轴盘磨耗差异不大;由磨耗测试期内的风沙天数统计分析发现,当相邻两次测量期全为风沙天时,风沙服役环境对各车轮盘/轴盘当量磨耗率的贡献占为8.2%～10.4%,各车轮盘、轴盘的平均当量磨耗率均在每万公里0.004 mm以上,高于非风沙地区每万公里0.003 5 mm的动车组制动盘磨耗率.     

基于马尔可夫过程的地铁车辆轮对磨耗建模及其镟修策略优化

基于广州地铁车辆轮对的磨耗数据,在分析轮对磨耗特点的基础上,对轮缘厚度和踏面直径的磨耗状态进行划分。然后根据马尔可夫理论,分别建立轮缘厚度和踏面直径磨耗的数学模型,得到轮缘厚度和踏面直径的一步转移概率矩阵。最后采用轮对镟修控制限策略,利用蒙特卡罗仿真法,以轮对期望使用寿命和期望镟修次数为指标,实现轮对镟修策略的优化,并给出了轮对镟修策略的四种优选方案。     

踏面磨耗对轮轨接触特性影响研究

应用有限元计算方法,以实际测试接触斑验证计算模型和方法的正确性;在此基础上,分析了踏面磨耗对轮轨接触特性的影响。首先,通过实际测试得到轮对的踏面轮廓坐标数据,根据实测数据建立有限元模型。应用感压胶片现场实测得到轮对自重时轮轨接触斑的大小,与有限元仿真轮对重力作用下的接触斑进行对比,证明有限元模型和接触参数设置的正确性。应用此有限元模型,研究了随着车辆运行里程的增加,车轮不断磨耗而发生变化的车轮型面对轮轨接触斑、接触应力的影响变化规律。结果表明:初期随着磨耗的增加,轮轨型面更加匹配,接触应力逐渐减小,磨耗速度逐渐降低;当车轮磨耗到一定程度后,接触应力和磨耗速度又快速上升。     

高速动车组车轮型面多目标优化镟修

提出一种新的高速动车组车轮型面优化镟修方法,以与车辆系统动力学中的临界速度、影响轮轨系统磨损接触疲劳的接触应力和车轮名义滚动圆直径大小相关的三个函数为目标函数,以车轮外形曲线控制点的纵坐标为设计变量,样条曲线控制点的纵坐标上下界作为曲线的附加条件,以车轮型面的轮缘高、轮缘厚、接触角参数及样条曲线的导数作为车轮外形的几何约束参数,建立了高速动车组车轮型面多目标优化镟修模型.优化结果表明:基于多目标优化镟修模型,可以使得磨耗后的车轮不必镟修到标准型面就可以达到接近于标准型面时的综合性能,并且减少了车轮外形的镟修量,延长了车轮的使用寿命.     

软接触可变角表面波探头研制及应用

介绍一种用于车轮踏面缺陷检测的、与便携式超声探伤仪配套的软接触表面波探头，它与各种磨耗量不同的踏面均有良好的耦合效果，能检测出踏面上的裂纹、擦伤、剥离等缺陷。     

流形正则化加权回归模型的车轮磨损量预测

针对传统流形正则化加权回归(WDMR)模型对新样本数据预测的局限性,提出基于半监督局部线性嵌入(LLE)算法的WDMR建模方法.先结合半监督流形学习的思想,建立了数据驱动的半监督LLE算法的WDMR模型.然后,根据轮轨磨耗检测数据进行了车轮踏面磨耗量的预测实验.结果表明,与传统的WDMR模型比较,半监督LLE算法的WDMR模型具有更好的拟合与泛化性能,预测精度更高,将该模型用于现场车轮踏面磨耗量的预测是有效的.     

图象处理检测列车轮对算法的研究

机车轮对的检修是十分重要的,轮缘磨耗、踏面磨耗等是重要的测量参数.文中介绍了图像增强,边缘检测,边界跟踪算法,利用这些算法检测轮对参数能够达到比较好的效果.     

动车组车轮强度标准与分析方法

在分析了国内外车轮相关标准的基础上,提出了一套具有结构静强度计算、评定及疲劳强度分析的高速动车组车轮强度的分析方法,应用UIC510-5标准,对CRH5型动车组新车轮和磨耗车轮进行了全面的强度分析,并对计算结果进行了后处理及强度评价.     

高速列车车轮踏面外形优化设计

为了对高速轮对踏面外形进行优化改进,提出了一种基于轮径差相对于轮对横移量的函数为设计目标来反推铁道车辆车轮踏面外形的优化方法,并研制了相应的计算程序.对LMa,S1002G和XP55型踏面的优化结果表明,优化后的轮对踏面外形具有良好的几何接触特性和动态特性.提出了高速踏面选型的优化流程.     

低地板车辆的踏面外形设计及动力学仿真

针对一实际运行中的低地板面轻轨车辆及其轮轨磨耗问题 ,采用接触角反推法设计了优化的独立轮踏面外形 ,并建立了多车体的整列车动态仿真模型及基于SIMULINK的计算模块 ,分析了踏面外形及轮对内侧距对车辆动力学性能的影响 .通过实际运用证明了用接触角设计方法获得的新踏面外形的有效性 .在仿真计算模型中对带摩擦旁承的摇枕模型进行了改进 ,以利于数值处理速度和保证计算精度     

车轮踏面缺陷的判定方法及其产生原因的探讨

随着动车组向高速化方向发展,踏面缺陷已成为车轮失效的主要类型,影响行车安全,踏面缺陷主要形式有踏面擦伤和踏面剥离,因为这两种问题的表观性状是非常类似的,所以给对它们的监测、分析以及区分等造成了比较大的困难,故在此做出其形成原因的分析和判定以及解决方法。并且可以依据此方法做好相应的监测和应急工作,避免造成更大的损失。     

地铁钢轨双光带形成机理分析

针对国内某地铁线路上直线段钢轨出现双光带的现象,选取标准钢轨廓形与不同镟后运行里程的车轮廓形匹配,利用建立的地铁车辆动力学模型与Archard磨耗模型,对钢轨双光带的形成机理进行分析;同时利用仿真得到的钢轨磨耗廓形与车轮标准踏面外形LM匹配,研究钢轨双光带对车辆动力学性能的影响。研究结果表明：当车轮标准踏面外形LM与标准钢轨廓形匹配时,在钢轨轨距角侧会产生明显的单峰值磨耗,在钢轨上表现为单光带;随车轮镟后运行里程增加,除了轨距角侧的磨耗峰值外,在轨顶外侧也开始出现磨耗峰值;随车轮镟后运行里程进一步增大,钢轨在轨距角侧和轨顶外侧将分别形成2个明显磨耗峰值,对应钢轨上双光带出现的位置,并且双光带的位置趋于稳定;钢轨产生双光带后,车辆的蛇行临界速度明显下降,横向平稳性变差,垂向平稳性几乎不受影响。     

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.     

独立旋转车轮踏面外形优化设计方法

车轮的踏面外形对有轨电车的动力学性能、轮轨接触疲劳特性以及轮轨磨耗有着重要影响。对于装有独立旋转车轮的车辆,轮轨接触角差曲线是一关键的动力学参数,它关系到轮对重力复原力的大小。重力复原力提供了独立轮对直线对中运行和曲线导向时所需要的导向力。为了改善有轨电车的动力学性能,提出了一种基于接触角差曲线为设计目标的车轮踏面外形设计方法,并开发了相应的计算机辅助设计程序。利用该程序对某型有轨电车采用的踏面外形Lma-30进行了优化,结果表明优化后的踏面外形具有良好的轮轨几何接触特性和动力学性能。     

一种新型踏面制动单元闸瓦托的研制及分析

<正>一、概述闸瓦托是踏面单元制动器的重要组成部分,其功能是对闸瓦提供可靠的固定和定位,并向闸瓦有效的传递制动力。现有机车上的踏面制动单元在机车车辆重量发生变化,运行时转向架产生振动情况下以及闸瓦与车轮踏面的磨耗等情况下将导致闸瓦与车轮踏面的间隙不均匀,从而导致闸瓦偏磨及制动时制动力的变化,因此研制一种克服闸瓦偏磨及制动力不稳定的闸瓦托结构是完全必要的。本文重点研究一种新型的闸瓦托结构,能够满足闸瓦不偏磨及制动时制动力的变化范围小。