轮轨润滑对高速道岔曲尖轨磨耗的影响研究

研究目的:为研究轮轨摩擦系数匹配对曲尖轨磨耗的影响,本文以18号高速道岔为例,结合车辆-道岔耦合动力学仿真计算,研究不同轮轨摩擦系数匹配下,车辆通过转辙器部分时的系统动力响应和轮轨磨耗特性,以期在保证车辆安全通过道岔的前提下,为降低曲尖轨磨耗、延长曲尖轨使用寿命,提供合理的轮轨摩擦控制方案。研究结论:(1)轮轨摩擦控制能有效减缓曲尖轨磨耗,两侧轮轨摩擦系数由0. 4降低到0. 1～0. 25,则钢轨侧磨将减小45%～76%;(2)相比于单侧轮轨润滑,双侧轮轨润滑下,曲尖轨侧磨降低可达40%;(3)轮轨摩擦控制对行车舒适性几乎没有影响,但当轮轨摩擦系数较低时,脱轨系数为0. 65,接近安全限值0. 8;(4)建议对服役道岔转辙器部分两侧钢轨进行润滑,保证基本轨侧摩擦系数不大于尖轨侧,以减缓曲尖轨磨耗,延长曲尖轨使用寿命。     

高速道岔尖轨磨耗特征及管理限值研究

采用现场监测方法,研究不同过岔条件下高速道岔尖轨的实际磨耗特征;通过脱轨风险分析和尖轨强度分析,研究高速道岔尖轨磨耗管理限值.结果 表明:控制曲尖轨使用寿命的主要因素是侧向磨耗,在逆向和顺向过岔条件下,高速道岔曲尖轨磨耗特征差异显著,顺向过岔时曲尖轨侧磨主要发生在前端较窄区段,而逆向过岔时曲尖轨侧磨主要发生在后端顶宽较...     

高速道岔尖轨断裂对道岔状态影响的试验研究

研究目的:尖轨是高速道岔结构中的核心部件,运营过程中尖轨需承担复杂荷载,且无扣件系统扣压,其可靠性备受关注,一旦发生断裂对行车安全的影响尚不清晰。本文提出一种模拟尖轨断裂的试验方法,以用量最多的18号道岔的直尖轨为试验对象,获得尖轨不同位置断裂对道岔区几何状态的影响规律。研究结论:(1)尖轨在第一、二牵引点间断裂时尖轨始终与基本轨密贴,断缝处无明显错动,扳至反位时断缝前端尖轨(尖轨尖端一侧)仍与基本轨密贴,未形成轮缘槽,侧股无法正常开通;(2)尖轨在第二、三牵引点断裂时断缝处错动量为1.3 mm,扳至反位时断缝处轮缘槽宽度满足要求,侧股可正常开通;(3)尖轨在第三牵引点后端2 m位置断裂时断缝处错动量为1 mm,扳至反位时断缝后端尖轨(尖轨跟端一侧)无牵引力,轮缘槽宽度不足,侧股不能开通;(4)尖轨在第三牵引点后端6 m位置断裂时断缝处错动量为2.3 mm,扳至反位时侧股可正常开通;(5)尖轨断裂后内部应力释放、支承条件发生变化,断缝前后尖轨转换位移不协调,使得转换阻力变化无明显规律可循,难以由转辙机阻力信息判断尖轨是否发生断裂及其位置;(6)本研究可为进一步尖轨断裂理论分析及判断方法研究奠定基础,也可为道岔运营安全评估提供参考。     

差动装置对高速道岔尖轨不足位移的影响

研究目的:为研究差动装置对高速道岔尖轨转换力及不足位移的影响,本文基于有限元理论,建立能够分析差动装置对高速道岔尖轨转换影响的计算模型,分析差动装置对尖轨不足位移的调整作用,以及使用差动装置调整尖轨不足位移后,尖轨转换的扳动力及不足位移的变化规律。研究结论:(1)差动装置对尖轨不足位移的调整效果明显,尖轨的最大不足位移值由1.64 mm降低为0.49 mm;(2)仿真计算尖轨不足位移调整后的6次扳动过程,尖轨最大不足位移没有发生明显的反弹现象;(3)尖轨不足位移调整后,由于尖轨线形的改变,扳动力发生较大幅度的降低;(4)相比传统的尖轨不足位移调整方法,差动装置对高速道岔尖轨不足位移的调整效果较好;(5)该研究结论能够指导高速道岔的尖轨不足位移调整工作。     

高速道岔尖轨矫直参数研究

总结分析尖轨矫直前原始变形规律,并对变形进行分类,研究了尖轨矫直支点压点组合方法,采用弹塑性有限元方法建立了尖轨矫直三维实体模型,并计算尖轨矫直加载量.结果表明,尖轨矫直前初始变形分为单弯型、波浪型和空间曲线型三类,交替使用逐一矫直法和优先矫直法,可提高矫直效率;相同初始曲率半径下,所需加载量随加载支距增加而增加;相同加载支距下,所需加载量随初始曲率半径增大而减小;矫直后轨底残余拉应力随尖轨初始曲率半径增大而增大.     

高速道岔尖轨热处理新工艺研究

高速铁路道岔尖轨制造工艺中,国外用特种断面钢轨整体热处理后,再加工成尖轨;国内用成型尖轨进行热处理的方法,两种工艺各有利弊。本文介绍了道岔热处理采用道岔尖轨非工作面预留,轨底预热和轨头加热相结合的新工艺,降低了轨头与轨底的温差,解决了尖轨热处理过程中上弓变形大、尖轨小断面热处理质量不稳定、与基本轨密贴差的技术难题。道岔尖轨性能指标达到了客专道岔尖轨热处理规定的技术指标,能够满足高速客运专线的使用要求。     

高速道岔尖轨廓形 检验影响因素的分析及建议

针对我国高速道岔尖轨廓形的质量监督检验,从检验原理、检验结果、影响因素、服役状态和廓形理解等多角度进行分析,结果表明以尖轨非工作边及其顶点为基准进行廓形检验是合适的,轮廓加工精度是可以控制的;影响廓形检验的核心因素是尖轨的质量状态,质量控制的重点应为提高尖轨加工廓形与设计廓形的吻合度;从质量控制角度考虑,建议可按面轮廓度的要求进行质量控制。     

采用干式润滑剂减缓提速道岔曲尖轨磨耗

总结了涂覆干式润滑剂减缓提速道岔曲尖轨磨耗试验，统计出磨耗数据。从干式润滑剂材料特性、作用及试验室试验结果两方面浅析了减磨机理。最后提出几点建议：干式润滑剂技术简单实用、安全可靠、低耗高效，建议在全路轮轨润滑领域推广应用。     

高速列车踏面凹形磨耗及其动力学影响规律

踏面凹形磨耗是我国高速列车服役过程中车轮磨耗的主要形式,踏面凹形磨耗随镟修后里程逐渐加剧,将引起轮轨接触关系的变化,进而引起车辆动力学性能的恶化。为揭示我国高速列车踏面凹形磨耗的特点和规律,通过对国内某高速动车组的部分车轮进行长期跟踪测试,并基于测试结果研究踏面不同位置的磨耗量,发现磨耗中心位置与名义滚动圆的偏离现象,提出基于离散点直接积分的磨耗面积表征方法。进一步通过数学推导、多体动力学建模与仿真、以及车载实测振动数据的分析验证,研究不同踏面凹形磨耗程度情况下,车辆临界速度、轮轨作用力、振动信号的蛇行运动频率等动力学特性和指标随车轮旋修后运行里程的变化情况,总结得到踏面凹形磨耗对高速列车动力学的影响规律。     

高速道岔尖轨转换锁闭力计算分析

为优化高速道岔尖轨转换扳动力的计算,应用有限元方法分别建立道岔尖轨轨腰力计算模型与外锁闭装置受力计算模型,提出一种计算高速道岔尖轨转换锁闭力的方法。以高速铁路18号单开道岔及新外锁闭装置为例,探究锁闭装置对尖轨转换计算的影响,揭示尖轨转换锁闭力随夹异物大小、夹异物位置变化的规律。结果表明,新外锁闭装置对尖轨转换计算产生的影响不容忽视。尖轨转换锁闭力在密贴尖轨锁闭过程中其最大锁闭力与既有的尖轨轨腰力相比可降低约21%;当牵引点处存在夹异物时,该牵引点处的锁闭力随夹异物尺寸的增加而明显增大,但对其他牵引点处的锁闭力影响较小;夹异物尺寸越大,外锁闭装置从开始锁闭至达到最大锁闭力所需的锁闭杆位移越大。     

车轮非对称磨耗对高速车辆过岔动力学性能的影响

针对高速铁路18号道岔,分别采用迹线法、三维非赫兹滚动接触理论、车辆-道岔耦合动力学模型计算分析车轮不对称磨耗对岔区轮轨接触几何关系、轮轨接触力学行为特征、车辆直逆向过岔动力学性能的影响规律。结果表明：当尖轨、基本轨两侧车轮不对称磨耗时,会出现明显的正负锥度突变现象,轮轨法向接触应力增大;当尖轨侧车轮比基本轨侧磨耗严重时,转辙器区会出现较为明显的轮对横移现象,轮轴横向力、脱轨系数及横向Sperling指数、磨耗指数等指标均增幅明显,其中尖轨侧车轮比基本轨侧磨耗严重且为同相磨耗时,结果最为不利。     

车轮磨耗对高速车辆侧向过岔动力学性能的影响

高速列车在长期运营过程中,车轮将发生随里程增加而不断增大的磨耗,为探究车轮磨耗对车辆侧向通过道岔时的动力学性能的影响,建立高速车辆-道岔耦合动力学模型,在综合考虑不同磨耗程度的车轮对转辙器区钢轨接触几何影响的基础上,研究具有不同磨耗程度车轮的高速车辆侧向通过道岔时对高速车辆动力学性能的影响。研究表明：随着车轮磨耗程度增加,高速车辆侧向过岔时的轮对运动姿态和车辆动力学性能发生较大变化,车轮运营里程达到20万km后,轮轨横向力较标准车轮型面减小了42%,车体横向振动加速度较标准车轮型面减小了16%,脱轨系数较标准车轮型面减小了38%;车轮发生磨耗后,车辆系统的动力学性能、行车安全性和舒适性均有一定程度改善。     

高速道岔尖轨弹性波频散特性研究

高速道岔尖轨弹性波频散特性研究对道岔伤损检测以及揭示弹性波作用下钢轨裂纹动态扩展机制具有重要意义.基于半解析有限元方法,对于尖轨跟端60D40钢轨和CHN60钢轨,求解得到频散曲线,并结合波结构对比分析两种钢轨的频散特性;对于尖轨尖端由60D40钢轨铣削加工而成的变截面钢轨,求解不同位置断面的频散曲线.结果表明,频散特...     

高速道岔钩型外锁闭装置对尖轨转换力的影响研究

为探究外锁闭装置运动对尖轨转换力的影响机理,以与18号高速道岔配套的2种尖轨钩型外锁闭装置为研究对象,基于有限元方法建立模型,对轨腰处作用力与锁闭杆处作用力之间的传递函数关系进行了计算分析,并研究了夹异物对尖轨转换力的影响规律。     

道岔辙叉区磨耗车轮动力学分析及摩擦因数影响

研究磨耗车轮通过道岔辙叉区的轮轨相互作用特性及控制摩擦因数减缓轮轨磨耗的措施,以CRH2型动车组和18号高速道岔辙叉区为研究对象,基于迹线法原理,计算不同运行里程的磨耗车轮与辙叉区钢轨特征截面的接触点分布。采用UM建立车辆-道岔耦合动力学模型,结合非椭圆多点接触Kik-Piotrowski的轮轨接触算法,计算不同摩擦因数下磨耗车轮通过辙叉区的轮轨动力学变化特性及轮轨磨耗特性。研究结果表明：随着车轮磨耗加剧,岔区轮轨匹配趋向不良,接触点跳跃更为复杂、剧烈,跳跃宽度增大;车轮磨耗初期,轮轨动力学特性有所改善,车轮磨耗对横向力的影响较大;相对于标准新轮,运行里程为20.3万km的磨耗车轮通过辙叉区的轮载过渡位置延后0.134 m;减小轮轨摩擦因数会降低列车通过辙叉区的安全性和平稳性,但有利于减缓轮轨磨耗;当车轮运行里程达到20.3万km时,摩擦因数由0.55分别降低至0.45,0.35,0.25和0.15,钢轨磨耗指数分别下降6.3%,15.5%,34.0%和49.8%,钢轨润滑有利于减缓辙叉区钢轨磨耗,提高道岔区钢轨的使用寿命。     

尖轨廓形对地铁道岔使用寿命的影响研究

针对地铁折返线道岔伤损严重及使用寿命短等问题,利用有限元方法建立道岔区三维弹塑性轮轨接触计算模型,分析尖轨刨切部位轨距角半径对尖轨接触应力和内部应力的影响。模型中车轮型面采用实测磨耗状态LM型车轮型面。结果表明:轨距角半径从13mm增加到17mm,顶宽20mm断面接触应力最大值从1 170MPa增加到1 606MPa,其Von Mises应力最大值从528.33MPa增大至573.68MPa,进入塑性变形阶段,将导致尖轨的磨耗严重;顶宽35.5mm及其以上断面接触应力最大值变化较小,其Von Mises应力最大值却随之减小,且均处于弹性变形阶段;增大尖轨断面粗壮度可以改善其受力状态,延长使用寿命;综合考虑尖轨受力状态,轨距角半径为13mm时优于其他轨距角半径。     

高速道岔尖轨温度应力应变式伸缩调节器的研制

现有限位器在结构上存在缺陷,且不易维修不能发挥应有的作用。通过研制新型的高速道岔尖轨温度应力应变式伸缩调节器,瞬间钢轨附加力弹性消除;减少尖轨扭曲、方向变化;使限位器作用最大化,易维修。     

有轨电车6号道岔尖轨跟端形式对尖轨转换的影响分析

为研究有轨电车6号道岔尖轨跟端不同形式对尖轨转换计算的影响问题,基于变分形式的最小势能原理,建立尖轨转换的有限元仿真模型,研究了不同尖轨跟端形式对尖轨转换的影响规律。结论是不可更换尖轨平直接头焊接形式的尖轨跟端稳定性最好,但转换较困难;可更换尖轨带卡槽斜接头形式的尖轨,结构稳定性较好,但转换也较困难;可更换尖轨斜接头形式的尖轨,稳定性较差,但转换最容易。选用不同的尖轨跟端形式需配置不同功率的转辙机才能满足尖轨转换的要求。     

基于轮轨动力学的道岔尖轨切削方式选型研究

为给不同号码道岔选取合适的尖轨切削方式,以获得较好的行车性能和钢轨磨耗性能,基于轮轨系统动力学建立车辆-转辙器动力耦合模型,分别以18号和42号道岔转辙器为例分析5种尖轨切削方式下轮轨系统的动力响应及钢轨磨耗情况,对影响磨耗指数的相关因素进行计算。结果表明:从动力学角度对各种尖轨切削方式进行评判,可以为尖轨选型提供准确合理的指导;号码较小的18号道岔选择切线型及半切线型尖轨时使用性能较优,钢轨磨耗程度低,相离半切线型尖轨粗壮度大,也可作为主要线型之一;号码较大的42号道岔以半切线型尖轨适用性较强;计算运营中道岔转辙器动力性能时需考虑几何不平顺等因素的影响。