铁道科学研究院2005年科技成果简介(续四)

31 机车车辆车轮剥离原因分析及改进对策的研究 在大量现场统计分析的基础上，结合实际运用的特点，对典型样品进行车轮剥离的失效分析，指出机车车辆车轮剥离有4种类型：制动剥离、接触疲劳剥离、局部擦伤剥离、局部接触疲劳剥离。在同一失效车轮上可能存在上述剥离类型的1种或几种。制动剥离一般发生在踏面闸瓦制动的车轮上，是车轮踏面热机械损伤的主要表现形式，研究表明，它主要以制动热裂纹和马氏体碎裂2种形式出现。接触疲劳剥离指的是在轮轨接触应力作用下导致轮轨接触面表层金属塑性变形及疲劳裂纹萌生和发展的破坏方式。     

铁路车轮轮箍踏面制动剥离研究

目前国内铁路车轮轮箍（以下简称车轮）在运用中会出现各种各样的损伤现象，其中尤以车轮踏面制动剥离最为突出，通过对近几年剥离车轮的检验方法和研究，观察到踏面制动剥离这类热损伤情况占了绝大多数，本文在进行材料学和金相学分析的基础上，根据其宏观和微观表现特点，对该种剥离类型进行机理上的分析与探讨。     

重载机车电制动力对踏面剥离的影响研究

车轮踏面剥离是机车车辆运用中最常见的故障,对机车车辆运营安全性有较大影响。车轮踏面剥离是一个比较复杂的失效种类,导致其剥离的因素很多,无论是车轮材质本身,还是运用工况的变化或机车车辆的结构设计等方面的缺陷,均有可能导致剥离现象的产生。实测六轴、八轴电力机车车轮踏面的状态,提取主要特征,分析了轮轨受力特性。并从轮轨动力学的角度,通过仿真分析了机车电制动力对轮轨纵向蠕滑力和纵向蠕滑率的影响,从而证明有效降低电制动力可以减缓或消除车轮踏面剥离,为解决车轮踏面剥离问题提供了一定的参考。     

机车磨耗型踏面与踏面剥离

机车轮对踏面剥离，产生的因素很多，如轮箍材质、高速重载、制动过热、踏面类型等。介绍了20世纪80年代以来，柳州铁路局已应用过的JM、JM2、JM3型机车磨耗型踏面产生踏面剥离问题，并分别进行了原因分析，认为JM3型机车磨耗型踏面适合柳州铁路局线路特点和运行速度。     

动车组车轮踏面滚动接触疲劳安全评估研究

正动车组车轮在运用过程中,受轮轨接触应力、线路条件、车轮性能和车轮质量等因素的影响,车轮踏面会产生剥离现象,主要表现为圆周和局部的滚动接触疲劳剥离,宏观上呈现鱼鳞状裂纹、龟状裂纹和金属掉块剥落等状态,会对铁路的运营安全造成严重影响。目前针对国内动车组车轮滚动接触疲劳的损伤机理及研究较多,但针对滚动接触疲劳安全评估的研究很少。本文将基于动车组车轮滚动接触疲劳试验,对车轮踏面出现的滚动接触疲劳损伤进行安全评估。     

铁路车轮轮辋疲劳裂纹和踏面剥离掉块的微观伤损因素分析

以某型铁道车辆装用的3组(20个为1组)车轮(其中,1组车轮的轮辋出现疲劳裂纹,1组车轮的踏面存在剥离掉块,1组车轮运行30万km未出现伤损)为研究对象,采用ASPEX自动扫描电镜系统研究3组车轮轮辋中非金属夹杂物的组成、性质及定量关系,并采用扫描电子显微镜和金相显微镜,研究轮辋疲劳裂纹、踏面剥离的伤损形貌和特征,分析导致轮辋疲劳裂纹和踏面剥离的微观伤损因素。结果表明:辋裂车轮中的非金属夹杂物以脆性夹杂物为主,约占非金属夹杂物总数的85%,并且断口中存在的毫米级脆性氧化物类夹杂物属于冶炼或浇注过程中混入的耐材或熔渣等外来物,这是轮辋疲劳裂纹形成的主要原因;在踏面剥离掉块车轮和未损伤车轮中,塑性非金属夹杂物占绝对多数,分别约占非金属夹杂物总数的84%和93%,踏面剥离掉块车轮的踏面塑性变形层平均厚度约为1mm,为未伤损车轮踏面塑性变形层的10倍,说明踏面塑性变形层的相对变形量较大是导致车轮踏面剥离掉块的主要原因。     

机车整体车轮踏面剥离原因分析与研究

车轮踏面剥离是一个比较复杂的失效种类,导致其剥离的因素很多。通过对SS3B、DF8B型机车在不同运营条件下的车轮剥离现象进行调查与分析,发现机车在运用中轨道状况的差异、气候环境的不同对车轮踏面剥离的发生有较大的影响,制动是导致机车整体车轮产生踏面剥离的根本原因,用沙的不规范加剧了车轮踏面剥离的发生,针对以上原因提出了解决措施及建议。     

弹性车轮踏面裂纹产生机理研究及解决措施探讨

有轨电车运行条件复杂、恶劣,运用过程中偶尔出现车轮踏面裂纹问题,给行车安全带来隐患。文章通过分析弹性车轮踏面裂纹形貌、显微组织、力学性能、化学成分等内容,探讨了踏面裂纹产生机理,提出造成踏面裂纹的直接因素为车轮在运用过程中出现滑行,轮轨接触表面产生高温,易导致车轮踏面表层出现脆硬的马氏体白层,并伴有微裂纹,在轮轨力反复作用下,微裂纹扩展形成宏观疲劳裂纹。针对此原因,梳理了车辆控制逻辑并分析了车载监控数据,确定了车辆运行中频繁使用紧急制动且撒砂系统动作延时设置不合理是导致车轮滑行的根本原因,制定了撒砂系统动作不延时、车辆运用过程中非必要不采取紧急制动进行减速或停车等措施。经运用验证,上述措施可有效解决此类车轮踏面裂纹的产生。     

列车车轮踏面制动温度循环试验与温度场仿真分析

在分析货物列车踏面制动方式下车轮踏面热振裂纹和车轮热疲劳裂纹产生机理的基础上,以国内碾钢车轮材料为对象进行踏面制动温度场试验,重点研究制动过程中摩擦热源向转动车轮踏面表面传热的关系,模拟车轮旋转周期内闸瓦摩擦生热和对流换热交替变化的规律,建立车轮制动过程瞬态温度场三维有限元模型,改进以整体输入热流和对流换热的简化模式为基础的传统理论的热应力计算方法。通过在摩擦制动动力试验台进行的制动试验,证明计算模型从宏观和细节方面比较完整地反映了车轮踏面制动热温度场的实际工况。为确定车轮踏面制动极限和作用方式、列车制动距离等技术规范提供计算依据。     

车轮踏面剥离试验研究

剥离是车轮踏面失效的主要类型。车轮剥离一般分为2种类型,一类是由滚动接触疲劳应力作用引起的剥离;另一类是由热作用和机械作用引起的剥离,主要有制动剥离和擦伤剥离。2种类型的车轮剥离实际上都与轮轨表面摩擦力直接相关。本文主要通过模拟试验研究轮轨摩擦力对车轮剥离的影响。     

LKJ车载设备作业质量卡控系统设计与实现

探讨了LKJ车载设备出入库检测作业及芯片换装作业中存在的问题,并提出了相应的解决方案。旨在实现对车载设备检测作业质量、数据换装版本号确认、换装完成情况自动统计等关键环节的卡控,实现由"人控"向"机控"的转变。     

机车车辆试验与产品开发

回顾了近年来我所承担的机车车辆试验，并从试验内容、试验性质加以分析总结，论述试验和产品开发的关系，指出今后发展方向。     

运用机车检查和保养工作探讨

从今年起,我段执行的内燃机车小修周期为7～7.5万km,辅修周期为3.5～4万km,也就是说,机车走行7～7.5万km除了小、辅修时扣修几天外,其它时间都是处于机车运用整备状态,如何抓好运用机车日常检查和保养工作,是确保机车质量稳定提高的重要关键.……     

论科技进步与施工组织

回顾施工组织在桥梁、隧道、路基等工程项目中的发展历程,论述施工组织与科技进步相互推动、共同发展的关系.     

客车电气控制监测系统及车载网络的设计实现

针对铁路信息网络化发展方向,提出一套以LonWorks网络为载体,实现联网控制各车厢在线数据的采集、存储、故障诊断、控制等功能的系统。阐述了车载网络的架构、网络热备及其实现方案。     

铁路勘测设计一体化和智能化的研究与关键技术

铁路勘测设计一体化、智能化是系统地研究和建立以数字化信息为基础,以计算机应用技术拉通勘测设计全过程为主要特征的新的生产作业模式,是用信息技术改造传统技术,推进勘测设计现代化的重大成果.阐述了系统主要研究成果与关键技术.     

机车轮对和齿轮通用拆卸装置的设计与应用

机车厂修时,需要拆卸多种型号的轮对、齿轮,各企业普遍存在对标厂修标准及厂修工艺质量下降,生产能力明显不足的问题。文中对这些不足之处进行分析研究,提出内燃机车轮对、齿轮通用拆卸装置方案,设计的装置能满足多种型号机车大修标准及大修工艺要求,解决了生产能力问题,提高了经济效益。     

对门(桥)式起重机拱度、翘度、挠度的测量与计算

总结多年的实践经验，介绍了一种门（桥）式起重机在测量拱度、翘度、挠度时简便易行的测量与计算方法，便于提高检测的准确度及效率。     

轮轴检修实现信息化与自动化探讨

针对铁路货车重载和提速后轮轴种类增多、检修要求提高等新情况,探讨利用信息技术且结合轮轴检修自动控制设备和HMIS轮轴子系统实现轮轴检修信息化和自动化的方法,并给出了轮轴检修工艺布局和实施方案.     

机车车辆测试性与技术诊断

论述了机车车辆测试性和技术诊断的基本概念。阐明了测试性和技术诊断对机车车辆维修的重要性。提出了机车车辆测试性的定性和定量要求,以及应该注意的关键问题。另外,对于3种诊断方式(人工诊断、应用自动检测设备进行诊断和应用机内检测系统进行诊断)及其选择进行了阐述。介绍了机车车辆常用的故障诊断方法(振动诊断技术、声诊断技术、红外线诊断技术、润滑油分析技术和性能趋向监测等)及其质量要求。