翼轨加高值对高速列车过岔动力特性影响分析

基于岔区轮轨接触关系及轮轨系统动力学理论,以18号高速道岔可动辙叉为例,分别建立翼轨不同加高设计方案下的辙叉模型以及CRH2型车车辆模型,分析翼轨加高设计对列车过岔动力特性的影响。研究结果表明:列车过岔时,随着翼轨向外弯折,轮轨接触区域开始外移,并由此造成轮对质心垂向位置的降低,引发剧烈的轮轨冲击作用;通过设置合理的翼轨加高值,可有效解决轮对质心垂向位置降低的问题,提高列车过岔平稳性及旅客乘车舒适度;翼轨最大加高值为2 mm时最佳,与无加高设计相比,翼轨加高后,列车第一轮对垂向轮轨力及减载率最大值分别降低了18.16%和35.8%、轮对和车体的垂向加速度则分别降低了48.1%和34.7%,列车垂向振动特性得到明显改善;随着列车运行速度的提高,其过岔时的轮轨动态响应也会不断加剧,鉴于翼轨加高可有效降低列车过岔时的垂向动力相互作用,合理的翼轨加高设计将对列车在岔区的提速具有重要意义。研究成果可为我国铁路线路道岔可动辙叉的结构优化设计提供理论参考。     

地铁基础减振地段钢轨异常波磨 治理方案研究

针对地铁线路产生的钢轨异常波磨问题,调研了某地铁线路的钢轨波磨情况以及基本特征,对轨道刚度、 钢轨廓形、轨距以及轨道动力特征进行测试,提出钢轨异常波磨的治理思路,并对波磨治理效果进行跟踪测试, 提出既有线以及新建地铁线路钢轨波磨的治理以及预防方案。研究表明：地铁钢轨波磨较为严重,波长在 25～ 100 mm 之间;轨道垂向刚度、横向刚度整体较弱,钢轨位移大,保持轨距能力差,轮轨关系恶化,在特定频段 范围内轮轨振动加剧,从而引起钢轨波磨的产生和发展。通过更换扣件及垫板、轨道精测精调、钢轨打磨措施可 以使车内噪声降低 5～10 dB,轨面不平顺显著降低,打磨周期延长至 1 倍以上;既有线路可通过“细调查、调参 数、精维修、动态检查”治理钢轨波磨,新建地铁线路应在规划、设计、运营维护、动态验收阶段严格把关,合 理采用减振轨道,避免钢轨异常波磨的产生和发展。     

地铁道岔尖轨早期伤损分析

近年来国内地铁线路建设和开通呈井喷形势,但是新开通线路尖轨出现早期异常伤损现象较为普遍,给列车安全运行、线路运营带来隐患。通过对地铁新建线路道岔尖轨早期出现伤损的调研,深入研究伤损形貌与特征,结合轮轨关系、道岔转辙器结构特性、运动特性、尖轨线型、尖轨轨顶坡、轨道弹性等影响因素进行分析,判断地铁尖轨的破损型属于接触疲劳伤损,得出产生轨头接触疲劳伤损的主要原因是轮轨接触应力过大,提出一致性新车轮的运营条件引起的接触应力集中,是产生伤损的主要原因的结论,并提出改善轮轨关系、改善运营条件、提高材料性能、加强维护保养等延缓地铁道岔早期伤损的措施。     

既有万吨重载铁路提速条件下轮轨动态相互作用特性北大核心

为研究我国某万吨重载铁路既有线提速的可行性,开展列车通过不同线路条件时轮轨动态相互作用特性的仿真和试验研究。建立万吨重载货车在线路上运行的动力学分析模型,计算分析其空载、满载以及直线、曲线通过等多种工况下,不同运行速度对轮轨动态相互作用的影响;对万吨重载列车开展了提速动力学试验,测试重载列车提速通过时的轮轨动态相互作用特性。结果表明:万吨重载列车的轮轨动态相互作用均随车辆运行速度的增加而增大,曲线线路区段产生的轮轨相互作用更加剧烈,但均小于安全标准限值且有一定的安全余量。     

时速160 km的国外低地板铰接动车组严重晃动问题测试研究

针对国外某型号低地板铰接动车组存在的车体严重晃动、平稳性指标超标以及由此导致的限速运营问题,开展了轮轨接触关系和悬挂系统振动传递情况的线路测试。采用实车线路运行视频监测方法,对车体的运行姿态、悬挂系统振动传递、结构模态及轮对振动等进行了综合分析。结果发现,轮对低频蛇行通过悬挂系统传递给车体,激发出车体的刚体摇头和结构菱形模态耦合振动,从而导致平稳性指标超标。车载视频监测方法发现轮对确实存在1 Hz低频大幅值蛇行运动,空簧变位显著,即视觉上捕捉到了轮对蛇行与车体摇头的关系。经过分析和测试验证,改进的踏面镟修廓形可以改善轮轨接触关系,控制轮对蛇行运动,避免车体异常晃动,保证车辆运行的平稳性。     

地铁轮轨磨耗的初步研究

轮轨磨耗超限是曲线地段钢轨更换的决定因素.分析了最小曲线半径、减振道床、减振扣件、减振缓冲胶垫的选择,以及列车自动运行与线路坡度的关系等对轮轨磨耗的影响.介绍了广州地铁减缓轮轨磨耗的措施,如建立轮轨润滑系统、调整轨道参数、曲线地段轨头采取非对称打磨等.减缓轮轨磨耗,既是一个技术问题,也是一个经济问题,应引起决策者及设计、施工、维修管理工程技术人员的高度重视.     

动态综合测试期间北京大兴国际机场线高架区间列车运行平稳性异常原因分析

对北京大兴国际机场线开展动态综合测试发现,列车运行至高架部分区段出现异常晃动现象,列车运行平稳性指标超过标准限值。通过分析确定轨道高低不平顺异常是导致列车运行平稳性异常的原因;针对性地对该区间轨道进行精调整治后,列车运行平稳性复测结果满足标准要求。本文阐述了列车运行平稳性异常问题发现、分析、整治、复测的过程,同时验证了地铁新线初期运营前开展动态综合测试的有效性。     

某地铁列车客室噪声分析及整治

针对某地铁列车正线运行时客室噪声超标问题,文章通过分析噪声来源,进行噪声及振动测试,以及对车辆及线路情况进行调查,得知车轮多边形和钢轨波磨是造成列车客室噪声超标的主要原因,并针对性地采取更换制动器闸瓦、镟修车轮、定期打磨钢轨、设置轨顶润滑装置等措施,有效解决了地铁列车的客室噪声超标问题。     

广州地铁7号线列客室噪声分析与整治措施

针对广州地铁7号线列车正线行驶时客室噪声较大问题,通过噪声测试,分析车辆结构和轮轨状况等因素对列车噪声的影响,并从列车密封性、钢轨打磨、列车运行速度等方面开展列车运行噪声整治措施研究。研究结果表明,列车运行时客室噪声主要为轮轨噪声,通过钢轨打磨、列车限速、侧门密封性整改等措施可改善客室噪声问题。根据研究结果,提出了地铁车辆减噪设计建议。     

列车及轨道参数对曲线钢轨波磨影响及防治措施研究

针对地铁曲线段出现的钢轨波磨问题,利用车轨动力学模型研究了转向架一系横向及纵向刚度、轮轨摩擦系数、曲线半径、超高、轨距、轨道横向及垂向支撑刚度等参数对曲线轮轨磨耗的影响,结果表明:(1)适当减小转向架一系纵向刚度可显著降低曲线段轮轨磨耗;(2)轨面摩擦系数由0.5降低至0.3,轮轨磨耗指数可降低约25%;(3)轮轨磨耗随曲线半径的减小呈指数式增长;(4)线路超高、轨距对轮轨磨耗影响较小,进而提出曲线钢轨波磨的防、治措施建议:(1)适当降低轮轨间摩擦系数、提高钢轨硬度、加宽曲线段轨距和开展曲线轨道磨耗信息化管理等措施,可缓解既有线曲线钢轨波磨;(2)优化车辆一系横向及纵向刚度、增大线路曲线半径、避免小半径"S"形曲线、设置曲线欠超高、降低轮轨间摩擦系数等措施,可对新建线路曲线钢轨波磨进行预防。     

制动性能对标准地铁自动停车精度影响研究

自动驾驶模式下城轨列车停车时的冲欠标问题一直困扰着很多城轨交通用户，为提高系列化标准地铁列车自动驾驶模式下的停车精度，从影响车辆制动性能的电制动力、电空配合、空气制动预压力控制、空气制动力、闸瓦、闸片以及轮轨黏着等方面进行分析，结合既有线路列车实际运营测量数据，验证电制动力发挥精度、电空配合参数、空气预压力大小、闸瓦闸片摩擦因数与表面状态以及轮轨表面状态都会不同程度地影响列车停车精度，通过试验调试与线路验证，给出提高系列化标准地铁列车自动停车精度的制动性能优化建议。     

车辆段新型高等减振扣件应用研究

针对当前轨道高等减振措施在车辆段应用中存在的不足,研制了一种施工维护方便、预紧力可调的车辆段库内高等减振扣件。为评估扣件使用效果,在某地铁线路车辆段进行了在线测试,测试内容包括隧道壁振动、钢轨位移、轮轨力、车内振动等。测试结果表明,在保证安全性和平稳性的同时,列车低速空载条件下新型扣件相比普通弹性分开式扣件减振效果可达8db以上,能够满足车辆段高等减振需求。     

列车系统运行平稳性研究

在车辆动力学模型的基础上,建立由3辆拖车组成的列车动力学模型。建模过程中考虑列车系统中存在的轮轨接触几何关系非线性、轮轨蠕滑率/蠕滑力的非线性、钩缓装置作用力的非线性以及车辆模型一、二系悬挂作用力的非线性等因素。研究车间连接刚度和连接阻尼对列车运行平稳性的影响。仿真结果表明,车间横向连接刚度和横向连接阻尼系数对列车的运行平稳性影响较大,而车间垂向连接刚度和垂向连接阻尼系数对列车的运行平稳性影响很小。在列车中的相邻两车之间安装横向减振器能够有效地提高列车的横向运行平稳性,并能够改善列车的垂向运行平稳性。仿真结果还发现,在转向架悬挂参数相同的情况下,单一车辆的运行平稳性指标大于列车的运行平稳性指标。     

纵断面线路参数对直线电机列车的动力影响

研究目的:为了确定纵断面线路参数取值对LIM列车运行舒适性和安全性的影响规律,基于首都机场线LIM地铁系统参数建立列车-线路三维耦合动力学模型,分析在纵断面线路参数和车速影响下,LIM地铁系统动力响应特性,拟合得到车体最大垂向加速度、轮轨最大垂向力、最大轮重减载率与竖曲线类型、竖曲线半径、列车行驶速度之间的关系公式。研究结论:(1)凹形竖曲线会增大列车垂向加速度和轮轨垂向力,减小轮重减载率;(2)凸形竖曲线会减小列车垂向加速度和轮轨垂向力,增大轮重减载率;(3)车体最大垂向加速度、轮轨最大垂向力、最大轮重减载率均与曲线半径的倒数相关;(4)车体最大垂向加速度、轮轨最大垂向力、最大轮重减载率均与车速的平方相关;(5)本研究成果可为LIM地铁系统纵断面线路参数优化提供理论依据。     

客运专线缓和曲线参数合理性的试验验证

客运专线线路参数设置的合理与否,直接关系列车运行的平稳性和旅客舒适度,而在试验列车运行条件下进行的轮轨力测试和列车运行平稳性试验是验证线路参数设置合理与否的主要手段。秦沈客运专线是我国第一条时速200 km的客运专线,对设计中采用参数合理性的实验验证是必不可少的。本文叙述了对半径10 000 m和5 500 m两个曲线的缓和曲线的轮轨作用力和列车通过时的车体加速度和平稳性的测试过程,根据测试数据得出在试验列车250 km/h速度条件下通过这两个曲线的缓和曲线是安全的,列车的舒适度达到良限值,说明缓和曲线参数的设置是合理的。     

地铁轨底坡超差对钢轨磨耗的 影响及调整设计

针对地铁短枕式整体道床曲线段出现的钢轨伤损、轨底坡超差、钢轨异常波磨、车内噪声超标等问 题,从调整轨道几何形位、恢复轮轨正常接触状态角度出发,开展轨底坡调整设计研究,制定线路线型优化精调 改造方案。首先,开展曲线段短枕式整体道床轨底坡超差测试,结果表明超差率超过 95%。其次,通过建立车 辆-轨道动力学模型,分析轨底坡对轮轨接触关系及对钢轨磨耗的影响,根据线路轨底坡超差分布情况,开展轨底 坡调整和高密度聚乙烯轨下调坡垫板设计研究。最后,通过“调参数、保稳定”方法增大曲线范围扣件横向刚 度,并调正轨底坡,轮轨接触及轨道横向刚度显著改善。轨底坡调整前后,钢轨、道床、隧道壁振动加速度均有 所下降,光带趋中改善,钢轨横向位移峰值特征值降低 20.51%,隧道壁振级降低 4.8 dB,车内噪声在 630 Hz 主 频段降低 9.52 dB(A),等效声压级降低 6.74 dB(A)。     

动力学测试平台在高速铁路联调联试中的应用

新建高速铁路线路开通运营前的联调联试,是采用高速综合检测列车对轨道、接触网、通信信号等各类基础设施进行测试,并依据测试结果对缺陷进行整改,直至各系统以及整体满足高速运行及动态验收要求的全过程。动车组动力学专业在联调联试中,通过连续测量测力轮对以及不同位置的振动加速度传感器,实时获取不同速度级下的轮轨力及振动加速度信号,在去除零点漂移和滤波后,计算得到各项平稳性及稳定性指标。脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、平稳性指标等动力学参数均关系到动车组运行安全、轮轨系统磨耗以及乘坐舒适度,因此,动力学测试保证着联调联试全过程的安全底线。介绍高速铁路联调联试中所使用的动力学测试平台及其未来无人值守方向的发展趋势,分析可知旋转遥测技术是未来轮轨力测试的首选方案。依托动力学测试平台在钢轨缺陷诊断及联调联试过程中保障安全的实例,充分证明采用动力学指标阈值对各类短波不平顺及钢轨波磨进行判断准确有效,具有较高的工程应用价值。     

考虑非对称轨底坡的轮轨滚动接触应力分析

研究目的:针对我国地铁线路钢轨因施工误差导致的非对称轨底坡处易出现疲劳伤损现象,利用我国地铁车辆常用的LM型面与CHN60钢轨,基于轮轨接触几何关系和Kalker三维非赫兹弹性体滚动接触理论及其数值程序CONTACT,分析非对称轨底坡对轮轨接触几何参数和轮轨接触力学特性的影响,揭示引起轮轨滚动接触疲劳的原因。研究结论:(1)随着轨底坡的减小,轮轨接触点对分布趋向于轨距角一侧,接触点对分布范围变窄,且轮轨接触斑面积减小,滑动区增大;(2)横移量小于4 mm时,右轨侧1/30、1/40、1/50三种轨底坡下的最大法向接触应力相差不大,但均明显高于轨底坡为1/20的值;在5～8 mm横移量范围内时,相同横移量下轮轨接触应力随着轨底坡的减小而增大;(3)同一横移量下轮轨体内最大等效应力值随着轨底坡的减小而增大,右轨侧轨底坡从1/20减小至1/50时最大等效应力均增加了60%左右,且等效应力沿纵向分布范围变窄,沿深度方向影响范围变小,等效应力作用趋于集中;(4)轨底坡的减小引起轮轨表层接触应力增大及轮轨体内等效应力增加,可能引起轮轨材料从表层到深度领域内的疲劳破坏,缩短轮轨的使用寿命;(5)本研究成果可为我国地铁线路检测、维修及轨底坡设置等提供参考。     

200km/h提速线路轨道不平顺对车辆横向振动影响分析

轨道不平顺是列车振动的主要激扰源,其状态直接关系到列车运行的平稳性、安全性和舒适性,也是限制列车最高运行速度的主要因素之一。本文基于轨检车现场实测数据,对我国提速线路轨道不平顺、列车振动加速度进行了统计分析及相关分析,并探讨了线路轨道不平顺对列车横向动力特性的影响。结果表明:提速线路轨道不平顺幅值服从正态分布;轨向不平顺对列车横向振动有显著影响;当列车以200 km/h的速度运行时,为了避免列车在不平顺激励下产生共振,应该对40 m波长的轨道不平顺进行控制。     

轮对等级镟修对车辆平稳性的影响分析

通过在线试验,测试了不同等级镟修后轮对、构架、车体的振动加速度,采用sperling公式将车体加速度换算成车辆横向、垂向平稳性指标。统计数据表明:按轮缘厚度的不同进行车轮等级镟修,改变了轮缘顶部与轨头侧面接触时的轮轨接触位置和轮轨关系,但对车辆平稳性影响不大,对车辆乘坐振动舒适性基本没有影响。