基于三维轮轨瞬态动力学模型的钢轨波磨不平顺动力影响与识别

应用有限元理论及ANSYS/LS-DYNA有限元仿真软件,建立三维轮轨瞬态动力学模型,分析高速铁路钢轨波磨不平顺对轮轨系统动力响应的影响特征,在此基础上,探讨钢轨波磨不平顺的识别方法。研究结果表明:钢轨波浪形磨耗会导致轮轨系统产生剧烈的高频振动,在钢轨实测波磨不平顺激扰作用下,轮轨垂向力、轴箱和钢轨垂向振动加速度等轮轨垂向动力学指标均表现出明显的高频振动特征,其高频振动频率范围位于500～700Hz,与相同速度条件下,实测钢轨波磨不平顺的主要波长成分对应;通过对轮轨系统动力响应指标进行小波包时频分析,可有效识别出钢轨波磨不平顺的波长与纵向位置。相关研究成果可为高速铁路钢轨表面短波不平顺的研究及钢轨波磨不平顺的养护维修管理提供参考。     

城市轨道钢轨波浪形磨耗的产生和预防

南京地铁一号线曲线钢轨出现了较为严重的波浪形磨耗。为此.通过对波磨现象的机理分析和计算机仿真研究,我们分析了不同的波磨程度对车辆及轨道动力学性能的影响.并提出了减缓措施。     

周期性钢轨廓形打磨对小半径曲线寿命的影响

选取半径300 m小半径曲线作为试验曲线,从轮轨接触几何特性、车辆动力学特性、现场打磨效果3个方面分析了周期性钢轨廓形打磨对小半径曲线寿命的影响。结果表明:周期性廓形打磨后轮轨间等效锥度显著改善;列车1～4位车轮与9#钢轨接触时磨耗功、最大脱轨系数均较为理想;周期性廓形打磨后钢轨轨面未出现比较严重的病害,侧磨速率显著降低,轨道质量指数有明显改善,有助于延长钢轨使用寿命。     

基于地铁波磨测试的钢轨打磨标准研究

随着城市交通运输压力不断增加,地铁列车行驶速度、行车密度大幅提高,对列车轨道要求也越来越高,导致钢轨频繁出现波磨病害.波磨的产生直接影响列车行驶平稳性和舒适性,甚至危及行车安全,而我国现行的钢轨打磨标准不能科学指导北京地铁钢轨打磨作业,因此,需针对北京地铁线路具体情况,制定相应的钢轨打磨标准.通过连续波磨测量设备对北京...     

钢轨波浪磨耗检测系统

1 概述 钢轨波浪磨耗是钢轨顶面沿纵向分布的周期性类似波浪形状的不平顺现象,是产生噪声和引起轮轨相互作用力变化的主要原因之一.目前工务段尚无检测钢轨波浪磨耗的专门仪器,主要靠技术人员观察,凭经验判断.典型磨耗波形出现后,用平尺或塞尺测量复核,这时波浪磨耗往往已达0.3 mm以上.现场对钢轨波浪磨耗的处理方式主要是打磨,打磨车每次的打磨能力为0.1～0.2 mm.由于钢轨波浪磨耗发现时已较严重,需要多次打磨,打磨成本很高,且有时打磨不到位,并未完全消除波浪磨耗,导致以后运行中波浪磨耗会很快发展,最终只能换轨.     

广深准高速铁路钢轨波状磨耗特点和发展规律

根据现场调查和试验测试，文章首先介绍了广深准高速铁路钢轨波状磨耗的特点，然后，运用所建立的力学模型，研究了波磨轨引起的轮轨动力作用，提出了准高速钢路钢轨波浪形不平顺的限值，同时还指出了其发展规律。     

地铁小半径曲线段钢弹簧浮置板轨道的钢轨波磨研究

针对我国部分地铁线路出现振动噪声加剧及钢轨异常波磨的现实情况,开展地铁钢轨波磨形成机理的研究。利用多体动力学仿真软件Simpack建立包含地铁车辆和轨道结构的车辆系统动力学模型,研究车辆-轨道系统动力学性能以及弹性轨道系统振动特性对波磨形成的影响。研究结果表明:车辆通过曲线半径300m的钢弹簧浮置板轨道时,产生欠超高的速度以及降低曲线超高均可以降低轮轨间作用力;内侧钢轨的轮轨磨耗指数和横向蠕滑力均大于外侧,尤其在速度为55km/h时,无论轮缘是否贴靠钢轨,内侧钢轨所受应力均相对较大,造成内轨磨耗加剧;从曲线内外侧钢轨和轨道板频谱特性可知,内侧钢轨与轨道板发生共振现象所对应的频率140Hz与现场测试得出的通过频率139Hz相接近。轮轨间横向滑动造成的钢轨磨耗和轨道结构的垂向振动可能是造成曲线钢轨波磨的主要原因。     

新兖线小半径曲线钢轨波磨病害整治

以新兖下行线K202+680—K203+180曲线钢轨波磨病害整治为例,通过现场病害调查、打磨方案设计和钢轨打磨作业解决波磨病害,对曲线钢轨波磨病害整治前后进行对比分析。结果表明钢轨廓型打磨能够消除曲线波磨,晃车问题得以解决。打磨后,钢轨高低、轨向、水平、三角坑、横向和垂向加速度等轨检指标均有明显改善,超限次数以及扣分明显降低,表面病害及廓型得到改善。钢轨打磨能提高列车运行品质,延长钢轨使用寿命,维修工作量也显著下降。     

地铁橡胶浮置板小半径曲线段钢轨波磨及振动测试分析

为研究小半径曲线段地铁不同轨道结构对钢轨波浪形磨耗(以下简称“钢轨波磨”)的产生与发展的影响，分析了列车通过橡胶浮置板轨道引起的振动特性问题。选取某地铁区段进行波磨测试，其中包括普通整体道床直线段、普通整体轨道曲线段和橡胶浮置板曲线段。此外，以橡胶浮置板区段某一代表断面为例，测试其隧道内的振动情况。研究结果表明：钢轨波磨主要出现在小半径曲线段的内侧钢轨，而其外侧钢轨波磨的产生和发展与轨道结构有着密切的关系；橡胶浮置板轨道的外侧钢轨更容易产生钢轨波磨问题；内侧钢轨先产生波磨，并在继续使用的过程中向外侧钢轨传递；波磨在整体刚度较小的橡胶浮置板轨道内发展速度更快；曲线段外侧钢轨的不平顺等级在所有波长范围内均有明显增大。     

轮轨中低频相互作用与钢轨波浪形磨耗

针对钢轨波浪形磨耗，建立了一个具有弹性轮对与弹性轨道的转向架－轨道系统，在中低频率范围内空间耦合（三维）非线性动力学模型。对典型的钢轨接头冲击下轮轨中低频相互作用模式进行了模拟计算分析。结果表明，轮轨垂向冲击可激起轮轨间横向与纵向的相对振动，从而导致轮轨磨耗数以较高频率变化，使钢轨产生波浪形磨耗。随着运行速度的增加，会激起轮对轨道更高阶振型的振动，使钢轨产生短波的波浪形磨耗。本文的轮轨中低频动力学     

地铁波磨钢轨修理性打磨前后不平顺特性对比分析

在北京地铁 6 号线路上选取一段典型的波磨区段,对其开展修理性打磨,并对打磨前后钢轨表面不平顺进行测试和对比分析,分析结果表明:该区段波磨典型的波长为 63 mm,其中曲线内轨波磨较为严重;修理性打磨可以有效消除 63 mm 波长的典型钢轨波磨。然后对打磨质量进行量化评估,得出修理性打磨后钢轨表面不平顺状态满足验收标准。     

钢轨打磨车恒压加载系统压力波动分析

介绍了钢轨打磨车打磨装置恒压加载系统组成及工作原理;针对钢轨表面波浪形磨耗对加载压力的干扰,采用三通比例减压阀实现了打磨过程的恒压控制;分析了波磨频率对加载压力波动的影响机理,完成了基于AMEsim的系统建模和仿真。仿真结果表明:基于三通比例减压阀的恒压打磨加载系统压力波动随波磨频率的增大而增大,但压力波动小,打磨质量高,对工程实际应用有一定的参考价值。     

城市轨道交通钢轨打磨措施的减振效果测试研究

随着人们环保意识的增强和对生活质量要求的提高,振动和噪声投诉问题已成为城市轨道交通开通运营后面临的主要问题之一。文章针对某城市轨道交通区间线路附近居民投诉的振动噪声问题,经调研确认发现,振动噪声过大与轨道波磨密切相关。参照高速铁路相关技术要求对钢轨进行打磨,对目标敏感点区段内钢轨打磨前后的轨面不平顺状态及钢轨、道床、隧道壁振动加速度进行测试对比,通过时域、频域分析,评估钢轨打磨减振效果。测试结果表明,采取钢轨打磨措施后,钢轨表面不平顺状态得到显著改善,波磨情况得到很大缓解,隧道壁振动加速度等级 Z 振级降低 4.4 dB,轨道结构振动响应也大幅降低,说明钢轨打磨措施对减振有效。     

高速铁路道岔打磨技术方案探讨

由于道岔与道岔衔接区域存在病害缺陷,造成高速动车组经过岔区时频频报警,影响列车的行车安全.针对钢轨光带分布、顶面波磨及轮轨两点接触病害的特点,采用合理的打磨方式,改善了钢轨、道岔区段的轨道不平顺状态,提高动车过岔时的舒适度,从而根治严重晃车病害.实践表明:不同的线路,会由于通过列车型号、速度和载重量的不同而产生不同的病害,所采取的打磨方式也会有所不同;采用不同打磨模式,以及局部打磨和整体打磨相结合的方式进行打磨作业可以有针对性地消除钢轨道岔病害.     

曲线钢轨打磨对波磨的控制及效果研究

随着我国重载和高速铁路的发展,钢轨波磨问题日益突出。选取2条半径为300 m的曲线为观测对象,分析钢轨打磨前后钢轨波磨的波长和波深。基于C_70型铁路货车,在多体动力学软件中建立车辆-轨道耦合动力学模型,研究钢轨打磨前后轮轨动力学性能及振动加速度的变化。结果表明:钢轨打磨不会改变波磨波长,但能有效减小波深幅值,甚至完全消除波磨;波磨有残留时其波深幅值会在波长不变的情况下继续增加,而完全消除波磨区域仍会在一定时间后继续出现波磨,但波长会发生变化;钢轨打磨能明显降低机车车辆的轮轨作用力和振动加速度,波深幅值由0.78 mm降至0.12 mm后,重车和空车的轮轨垂向力分别降低23.7%和21.9%,对应的轨枕最大垂向振动加速度分别降低78.4%和81.1%。     

城市轨道交通钢轨波磨评价指标及打磨验收标准探讨

探讨了我国现行的钢轨波磨评价指标,详细介绍了国外较为先进和科学的波磨评价指标及打磨验收标准,包含钢轨表面不平顺粗糙度级、移动波深幅值峰-峰平均值、移动波深幅值有效值平均值等,并对国内钢轨波磨评价指标研究的最新进展进行了分析。通过实测案例对比分析了不同的评价指标,指出我国现行波磨评价指标的不足。目前我国的钢轨波磨评价指标及打磨验收标准指标单一且量值相对宽松,不能分波长进行评价,亟需开展城市轨道交通钢轨波磨评价指标的系统化研究。     

钢轨预防性打磨技术的运用及效果分析

应用钢轨快速打磨车在工作运行中对钢轨进行在线预防性打磨,能及时有效消除钢轨表面的接触疲劳层、波磨以及焊接不平顺等初生缺陷,预防钢轨病害的发展,最大程度延长钢轨的服役寿命,同时能够保证列车运行的舒适性、安全性和平稳性。分析了钢轨快速打磨车的运用及效果,充分发挥其作业性能、降低作业成本,以带来更大的社会、经济及技术效益。     

钢轨波磨指数与轨道短波不平顺关系研究

采用ABAQUS软件及轮轨真实形状尺寸参数,建立轮轨高频接触有限元模型;以我国某高速铁路钢轨波磨区段实测轨道短波不平顺作为有限元模型输入,在时域和频域上对比轴箱垂向加速度仿真结果与实测数据,验证模型的准确性;仿真计算钢轨波磨区段不同幅值轨道短波不平顺工况下轮轨垂向力、轴箱垂向加速度分布特性,研究钢轨波磨指数与轨道短波不平顺幅值之间的关系。结果表明:在钢轨波磨区段,轮轨垂向力最大值与钢轨波磨指数最大值出现的位置对应良好,在轮轨不脱离接触的前提下,钢轨波磨指数与轨道短波不平顺具有较好的线性相关性;通过曲线拟合可知,在钢轨波磨波长为150 mm时,轨道短波不平顺幅值为0.10和0.12 mm时对应的钢轨波磨指数分别为5.12和6.68。     

地铁曲线段钢轨廓形打磨效果动力仿真及实测分析

根据地铁曲线地段钢轨打磨前后实测廓形建立了实参数动力学模型并进行仿真计算,结合现场实测数据,对打磨效果进行了量化分析。研究表明,钢轨打磨后车体横向和垂向振动加速度有效值相对打磨前分别降低了7%、2%,从而提高了曲线地段地铁车辆运行的平稳性;钢轨廓形打磨可以使脱轨系数降低5%～30%,横向蠕滑力减小5%～40%,磨耗指数降低10%～50%,从而提高了车辆运行的安全性,降低了钢轨表面病害发生率和磨耗速率。通过打磨后现场观测发现,打磨区段钢轨垂磨速率相对非打磨区段降低了30%～40%,表明钢轨廓形打磨可以有效降低钢轨磨耗速率。     

高速铁路钢轨波磨对车辆—轨道动态响应的影响

在对高速铁路钢轨波磨现场调查、测试的基础上,根据铁道车辆—轨道耦合系统动力学理论,建立高速铁道车辆—板式无砟轨道动力学数值分析模型,采用现场测试得到的高速铁路钢轨波磨数据作为系统激励,研究不同深度的钢轨波磨对高速铁路轮轨相互作用、车辆运行稳定性的影响。结果表明:不同深度的钢轨波磨虽不会改变轮轨力波动的相位特征,但随着钢轨波磨深度的增加,轮轨垂向作用力、轮重减载率和轮对振动加速度均有明显增加,而构架和车体的振动加速度增加很小,可忽略不计;高速铁路钢轨波磨虽不影响乘坐舒适度,但会加速车辆簧下部件的伤损和破坏。