道旁轮轨踏面摩擦调控设备研制与应用

介绍轮轨摩擦调控技术原理,轮轨踏面摩擦调控设备现场布设、组成和工作原理.从喷头功能先进、动态响应快、输出模式独特和流量控制精准4个方面阐述轮轨踏面摩擦调控设备特点,分析轮轨踏面摩擦调控设备在大秦铁路和侯月铁路的试验性应用,并与国外设备应用试验对比,提出在不降低机车牵引及制动需要的黏着系数下,可有效抑制钢轨波浪磨耗,改善轮轨接触状态和轮轨表面接触应力,减少冲击,降低脱轨系数,延长钢轨使用寿命等结论.     

钢轨综合摩擦控制对于轮轨磨耗的影响研究

减小轮轨磨耗是提高轮轨使用寿命、降低运营成本的有效方法,而轮轨摩擦系数是影响轮轨磨耗的重要因素。在SIMPACK软件中建立C80多体动力学车辆模型,利用计算机仿真研究方法对轮轨综合摩擦控制对于轮轨磨耗的影响进行研究。结果表明,在直线区段不建议采用轮轨润滑作业,而在曲线区段建议采用轨顶、轨侧综合摩擦系数控制方法进行涂敷作业,且轨顶、轨侧适当摩擦系数配比的异步润滑模式具有较好的轮轨减磨效果。     

轮轨摩擦改进系统

为了解决车辆通过小半径曲线段时轮轨间横向压力引起的各种问题，如钢轨的侧面磨耗及轨顶面波状磨耗，轮缘垂直磨耗，轮轨辗压声，日本铁道综合技术研究所开发了润滑内轨走行面的“轮轨摩擦改进系统-FRIMOS”。（见图1）。FRIMOS是由以碳为主要成分的颗粒状的摩擦改进剂与向轮、轨问高效供给摩擦改进剂的喷射装置组成的系统。     

惰行和制动工况下重载列车曲线通过数值模拟

为了研究重载列车在惰行和制动工况下通过曲线时的轮轨接触特性,采用数值方法建立单自由度车辆和全自由度车辆混合的列车动力学模型,对比分析了惰行和制动工况下列车曲线通过时的运行安全性、车轮磨耗分布特征、轮轨滚动阻力特性影响。结果表明:考虑车钩负载效应和闸瓦贴靠车轮作用的列车模型在曲线制动工况下的轮轨横向力和脱轨系数指标均比惰行工况时略差,但轮重减载率指标几乎相当;由于制动时闸瓦压力增大了轮对的摇头约束,导致通过曲线时导向车轮磨耗功率的动态分布区域比惰行时更靠近轮缘处;制动工况下的牵引比率随曲线曲度线性变化的范围比惰行工况时大,且随着制动强度的增大,牵引比率也逐渐增大。     

通过控制轮轨摩擦降低重载铁路轮轨作用力的研究

神朔铁路的万吨列车运营已经常态化,运量逐年增加,列车与钢轨之间的横向作用力越来越大,车辆和轨道结构有加速损伤的趋势,给运营安全带来隐患。为了从根源上解决神朔铁路轮轨作用力大的问题,引入了通过控制轮轨摩擦来优化轮轨接触界面的新技术,并开展了试验验证。测试结果表明:采用摩擦控制技术之后,轮对横向力C64降低约42%～46%,C70降低约25%～35%,C80降低约37%～43%;脱轨系数C64外轨、内轨分别降低约20%,29%,C70外轨、内轨分别降低约29%,35%,C80外轨、内轨分别降低约14%,23%。     

轮轨高频瞬态冲击下钢轨螺栓孔棱边受力分析

为研究螺栓孔在轮轨接触应力场作用下的棱边应力分布规律及受力特性，建立带有螺栓孔的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型，研究列车牵引、制动及钢轨擦伤所致高频激励下车轮动载对螺栓孔棱边应力峰值及分布规律的影响。结果表明：擦伤位置是影响螺栓孔棱边受力特性及应力分布规律的关键因素；轨面擦伤可激发高频附加动力冲击作用，螺栓孔斜向棱边Mises应力峰值随运营速度的提升而显著增加，轨面擦伤使斜向棱边方向螺栓孔应力集中效应显著加剧；列车牵引状态加剧了螺栓孔45°、225°方向棱边应力集中效应，而制动状态加剧了螺栓孔135°和315°方向棱边应力集中效应。     

曲线钢轨轨顶摩擦管理策略研究

基于C80型货车建立车辆-轨道耦合动力学模型,分析曲线钢轨轨顶对称摩擦管理和非对称摩擦管理条件下的车辆运行安全性、平稳性和轮轨磨耗,并采用归一化方法和加权算法对轨顶摩擦控制效果进行综合评价。结果表明:在对称摩擦管理的条件下,轨顶摩擦因数应控制在0.20~0.35之间;对于非对称摩擦管理,外轨摩擦因数不应小于0.30,内轨摩擦因数不应小于0.20,同时建议外轨摩擦因数应比内轨摩擦因数大0.10~0.15,以避免出现内外轨摩擦因数差异过大的情况。     

地铁列车最优黏着控制研究

潮湿、雨雪等轨面条件会导致地铁列车的黏着利用率低,从而降低列车的牵引和制动性能,进一步带来安全问题。为了使轮轨黏着力得到充分利用,建立了地铁列车的单轴牵引模型,设计全维状态观测器对黏着系数进行估计,并通过滑模变结构设计控制器来对电机转矩进行控制调整,基于MATLAB/Simulink进行模型仿真和结果分析。仿真结果表明,这种方法可以实时搜索出不同轨面条件下的最优蠕滑速度,黏着系数保持在最大值附近,提高了黏着利用率。     

对轮轨润滑剂粘着特性的评价

指出铁道机车车辆通过小半径曲线时在轮轨间会产生较大的横向作用力，该作用力是导致机车车辆脱轨以及外轨轨头内侧面磨耗、内轨轨顶面波状磨耗和车轮轮缘垂直磨耗的主要因素之一。轮轨间发出的碾压声响还会对周围环境造成噪声污染。使用轮轨润滑剂有助于减小该横向作用力。文中介绍了4种不同类型轮轨润滑剂粘着特性评价试验的条件、方法和结果等。     

折返线列车启动距离和制动距离对道岔尖轨侧磨的影响

为了明确列车启动距离和制动距离对道岔尖轨侧磨和伤损的影响,为地铁折返线道岔合理选型及布置提供依据,采用道岔侧向过岔动力学仿真分析方法,根据最小势能原理,考虑轮轨间摩擦系数随列车侧向过岔速度的提高而降低这一黏着特性,分析了不同启动距离和制动距离下,尖轨侧面磨耗及轮轨纵横向加速度等动力响应的变化规律.计算表明,延长列车启动距离和制动距离可以提高侧向过岔速度,减轻尖轨侧磨,但会增加轮轨动力响应,且增加了运行长度,使折返运行时间变长.可以采取增大导曲线半径或直接换铺更大号码道岔来缩短运行时间.合理的启动距离和制动距离应该是:道岔基本轨前端距站台端部距离20～30 m.     

城市轨道交通工程钢轨轨底坡取值的探讨

钢轨的轨底坡是城市轨道交通工程轨道系统的重要参数之一,通过对国内外众多铁路及城轨交通系统钢轨轨底坡取值情况的调研以及不同轨顶动态磨耗“光带”的分析,并结合国铁有关部门的研究和试验,提出对我国城轨交通工程轨底坡取值的建议。     

基于轮轨润滑的轨道交通车辆轮轨磨耗及噪声控制

文章针对轨道交通车辆轮轨磨耗及噪声的问题,提出控制轮轨摩擦因数的方法 ,通过轮轨润滑对轮轨磨擦和噪声的影响分析,得出使用轮缘润滑设备可有效降低轮轨磨耗并消除轮轨滑动摩擦产生的尖锐噪声。实际测试结果也证明了这一方法确实可行。     

高铁轮轨钢的发展及高速下的轮轨损伤

随着列车运行速度的提高,车轮和轨道用钢也在不断更新换代。通过对比国内外车轮和轨道用钢的化学成分、力学性能,指明微合金化是提高高速列车轮轨钢性能的关键因素:微合金化能够在保证高强度的同时显著提高钢的韧性,从而提高钢的抗疲劳性能。并对近期关于高速列车轮轨磨损、滚动接触疲劳以及磨损和滚动接触疲劳之间关系的研究进展进行了综述。     

钢轨波磨研究综述

在日本,以前出现的钢轨波磨并不严重,但近年来则变得日益广泛。自19世纪末以来,全世界出现了众多预防波磨的报告,但是有关理论没有完整地解释波磨的形成机理,目前也尚无圆满的对策解决波磨问题。由于列车提速、新型车辆引入等原因,波磨的形成趋势也更加明显,因此有关波磨的研究变得愈加重要。在这种情形下,笔者对过去有关波磨的研究,以及当今全世界范围内正在进行的研究进行了评述,尤其着重在日本的研究。本文分别对参考文献、20世纪70年代的研究工作、钢轨波磨、短波波磨和近年来在日本的研究进行了评述。     

城市轨道交通小半径曲线钢轨磨耗分析

对上海轨道交通1号线、8号线的典型小半径曲线钢轨磨耗进行了跟踪测量,统计分析了小半径曲线钢轨的侧磨和垂磨特征及相应的磨耗发展率.认为小半径曲线钢轨受侧磨、垂磨和不均匀磨耗的共同影响,大编组、重型车的线路中,平均侧磨发展率约为0.019 mm/d,平均垂磨发展率约为0.005 mm/d;小编组、轻型车的线路中,平均侧磨发...     

上海地铁曲线轨道减磨措施试验研究

曲线轨道钢轨侧磨直接影响钢轨的使用寿命,是钢轨报废的主要原因之一.通过对曲线钢轨磨耗试验研究,了解引起钢轨磨耗的原因,提出一些减磨措施,以在上海轨道交通1号线设置的轨道试验段为例,分析研究轨底坡、超高、轨道刚度、涂油等对钢轨减磨的影响.试验结果认为:内轨轨底坡1∶20,外轨轨底度1∶40可减小过超高,对降低钢轨侧磨有利;降低轨道刚度具有明显的减磨效果;涂油对减缓钢轨侧磨、减小轨面剥离、减缓内轨顶面波磨等有明显的效果.     

关于城市轨道交通钢轨选型的探讨和建议

根据钢轨制造技术的发展并结合轨道研究和设计领域的最新成果,对城市轨道交通钢轨定尺长度、钢轨质量及钢轨材质选择进行分析和探讨,并建议在钢轨选型时,应全面考虑不同线路布置特点,车辆及荷载情况,运输、施工及维修条件,建设工期,初期投资及运营成本要求等综合因素,力求使每条城轨交通中的钢轨选型方案在满足安全可靠的基础上,更具工程针对性和经济适用性.     

钢轨磨耗测量中的光平面标定

针对高速铁路钢轨磨耗测量中如何得到光平面和摄像机之间的映射关系问题,提出一种基于标定板的光平面参数标定法。该方法采用2个CCD摄像机和2个扇形激光光源构成钢轨轮廓获取系统,分别布置在左右钢轨内侧。与以往的磨耗测量系统比较,该方法使用的设备较少,降低了检测成本,也减少了图像处理、分析等工作。通过定标,可直接得到光平面系数,进而推导出与摄像机的几何关系。试验结果表明,该方法获得的光平面精度较高,从而保证了光平面与摄像机之间映射关系的精度,满足磨耗测量的要求。     

广州地铁5号线小半径曲线钢轨磨耗分析

以检测数据和现场观察为基础,描述广州地铁5号线开通一年以来小半径曲线钢轨磨耗的情况.分析加快钢轨磨耗的原因,根据实际情况提出改进涂油方式是减少钢轨磨耗的有效措施,特别是钢轨踏面涂油是控制小半径曲线波磨的最简单有效的方法.     

重载铁路轮轨磨损原因探讨

根据轮轨接触理论，分析了不同轮轨接触几何匹配关系下的轮轨接触应力情况，指出轮轨接触应力、轮轨接触几何关系、轴重是影响重载铁路轮轨磨损的主要因素，从重载运输装备方面提出了减少轮轨磨损的几点建议。