车轮踏面擦伤的冲击振动特性及其在车轮擦伤检测中的应用

在单轮对1∶1滚动试验台上,试验研究了0~200 km/h速度下车轮踏面擦伤引起的冲击振动特性。试验中同时测量了轮对每个轴箱的垂向振动加速度并对其进行了时域和频域分析。试验结果发现,低速时车轮擦伤引起的冲击振动特征明显,但随着速度的增大,擦伤振动信号的信噪比会逐步降低。在一侧的车轮擦伤会影响另一侧轴箱的振动,车轮擦伤振动信号具有丰富的频率成分,可以用来进行车轮擦伤信号的检测。     

单轮对高速滚动试验台的动态有限元模拟研究

为开发一套基于轮对加速度测量的高速车轮擦伤自动甄别监测系统,建立了旨在研究车轮踏面擦伤激励下轴箱加速度信号的单轮对高速滚动试验台。文章采用ANSYS/LS-DYNA建立了模拟上述试验台的三维高速滚动接触有限元模型,通过对比模拟与试验的轴箱加速度信号,完成了对有限元模型的验证,为进一步研究试验台无法实现的极端工况和建立动态接触力与轴箱加速度信号之间的关系提供了模拟手段。     

高速列车车轮多边形动力学试验与仿真研究

国内某列动车组的车轮存在18阶和19阶的车轮多边形,为研究车轮多边形对车辆振动行为的影响,对该车进行了线路跟踪试验,对关键部件的振动加速度进行了测量和分析.以线路跟踪试验条件为基础,采用SIMPACK建立动力学仿真模型,输入实测数据,从时域和频域方面对比线路试验与动力学仿真获得的各个关键部件的振动数据,并比对结果差异,分析产生的原因.结果 表明:构架垂向加速度的线路试验数据略大于仿真数据,轴箱垂向加速度总体差距较小;仿真和线路试验构架振动能量均集中在540 Hz左右,仿真试验轴箱振动能量集中在527 Hz左右,线路试验轴箱振动能量集中在542 Hz左右,均接近由19阶车轮多边形引起的振动频率(547.81 Hz),且两者振动能量起伏趋势大体相似.说明仿真试验基本可以还原线路试验,且能较为准确地反映车轮多边形对车辆振动行为的影响.     

车轮擦伤对高速轮轨接触行为的影响

在高速列车运行过程中,车轮踏面常因制动或空转打滑而造成局部擦伤。车轮擦伤将产生异常的轮轨冲击力,从而加剧车辆轨道结构的疲劳破坏。为调查车轮擦伤对高速轮轨接触行为的影响,建立考虑车轮擦伤的高速轮轨动力学模型,对新、旧两种车轮擦伤扁疤的几何形状及作用机理进行数值描述和动力学建模。基于动力学仿真计算,对新、旧车轮擦伤激扰下高速车辆的动力学响应进行详细调查,着重分析车轮擦伤对轮轨法向作用力及轮对垂向振动加速度的影响,并系统调查了车速、车轮擦伤扁疤深度及长度对高速轮轨冲击的影响,提出了高速车轮擦伤维修界限的计算方法。     

车轮多边形对车辆动力学的影响分析及在线诊断方法研究

建立了车轮多边形化的车辆轨道刚柔耦合动力学模型,为了研究车轮多边形化对车辆动力学的影响,通过提取轮轨垂向力和轴箱垂向加速度动力学指标,发现车轮高阶多边形会在轮轨接触表面产生高频冲击载荷导致轮轨作用加剧,同时还会激发出轮对和轴箱的一些振动频率而使轴箱振动加强。根据轮轨垂向力限值标准,得到了不同速度下多边形的深度阈值。针对高速列车车轮多边形化的动态特征结合大量的跟踪监测,文中提出了车轮多边形在线诊断方法:通过轴箱垂向加速度频谱在线辨别多边形阶数,定义多边形车轮轴箱垂向加速度系数λ辨识多边形深度。在线诊断的车轮多边形结果与入库检测车轮多边形结果对比,验证了该方法的有效性。     

柔性轮对及车轮多边形对高速铁路轮轨系统动力响应的影响

基于刚柔耦合动力学理论建立柔性轮对车辆-轨道刚柔耦合动力学模型，结合现场实测轴箱加速度验证了模型的可靠性。采用谐波叠加法模拟车轮多边形，对比了有无车轮多边形对轮对振动加速度的影响。在此基础上，分析了车轮多边形参数（如多边形阶次、幅值变化）对轮轨系统振动的影响。结果表明，车轮多边形将导致柔性轮对垂向加速度显著增大；与刚性轮对模型相比，柔性轮对及转向架的垂向加速度显著增大，此时多边形激振频率（674 Hz）成为影响其垂向振动的主要因素；轮对垂向加速度随多边形阶次的增加先增大再减小，当车轮多边形阶次为20阶时，轮对垂向加速度达到最大值；钢轨垂向加速度随多边形阶次的增加而增大；轮对垂向加速度、钢轨垂向加速度随多边形幅值的增大而增大。     

基于柔性轮轨模型的车轮谐波磨耗对高速轮轨系统振动影响的仿真研究

采用ANSYS有限元软件结合SIMPACK动力学软件建立基于Timoshenko梁的柔性轨和柔性轮模型的车辆—轨道耦合动力学模型,以典型的高阶车轮谐波磨耗(阶次为18~21阶,幅值为0.01~0.04mm)激扰作为系统的输入激励,对比分析在柔性轮柔性轨模型与刚性轮轨、柔性轮刚性轨和柔性轨刚性轮模型下高阶车轮谐波磨耗对高速轮轨系统振动响应的影响。结果表明:当车轮谐波磨耗激扰激发轮对固有模态引起共振时,基于柔性体模型计算出的振动响应幅值大于基于刚性体模型计算的结果,而当激扰频率远离共振模态频率时,基于刚性体模型计算的振动幅值大于基于柔性体模型计算的结果;总体上,轮轨垂向力、钢轨及轴箱振动加速度随着车轮谐波磨耗幅值、阶次及列车运行速度的增大而增大;在车辆速度300km·h-1、车轮多边形阶次为20时,车轮多边形幅值0.04mm激起的钢轨及轴箱振动加速度峰值约为幅值0.01mm下的2.5倍;当车轮多边形幅值固定、阶次由18阶增至21阶时,激起的钢轨振动加速度仅增大约1.6倍、轴箱振动加速度级增大约5.7dB,相较于多边形幅值而言,多边形阶次对轮轨系统振动响应的影响较小。     

武广高铁车轮多边形综合整治研究

近几年动车组车轮多边形问题增多,造成了轴箱端盖螺栓松脱、轮轨异常噪声等故障,影响运行安全。以武广高铁CRH3型系列动车组车轮多边形为研究对象,通过长期跟踪测试得到了车轮多边形的特征,通过线路试验研究了车轮多边形对轴箱、构架振动加速度的影响。研究发现车轮多边形形成的高频激扰显著加大了转向架部件的振动加速度,且随着车轮多边形幅值的增加,其影响呈指数级增加。文中提出了五项工程控制措施,显著降低了车轮多边形的故障率与影响。     

铁路货车车轮踏面擦伤及其对滚动轴承的影响

通过对铁路货车车轮踏面故障对滚动轴承寿命影响的调查分析,发现车轮踏面擦伤是车轮运行中发生的主要故障之一。从机务作业、车务作业和车辆运用3个方面介绍形成货车车轮踏面擦伤的原因,建立理想状态下轮对运动模型,说明轮对擦伤形成的冲击力随着速度提高而增加,易导致轮对轴承故障。对故障车轮进行了抽样调查分析,提出重视擦伤轮对轴承检查及发现轴承故障的建议。     

基于有限元轨道-车辆耦合模型的列车运行状态在线检测技术的仿真

通过对擦伤轮对的检测,描述了在线检测轨道车辆运行状态的布点方法.采用基于Timoshenko梁的有限元轨道车辆垂向耦合模型,仿真了在线连续测试车轮踏面擦伤的过程.仿真结果真实反映了实际的测试现象.     

HXD1型电力机车脚蹬断裂问题分析与试验

阐述了电力机车脚蹬断裂原因调查的过程及结果。一台振动异常的机车被选来做试验,在试验过程中机车运行状态与正常运行一致。车轮镟修前、后,均对机车的车轮不圆度以及关键零部件包括脚蹬、轴箱和构架的振动进行了测试。试验结果表明,车轮存在12~19阶多边形,1/3倍频程中心波长为200 mm。镟轮不能完全消除车轮的多边形特征,在镟轮后车轮仍然存在16~19边形特征。振动测试显示,镟轮前脚蹬、轴箱和构架存在相同的振动主频,频率与多边形通过频率接近。脚蹬纵向在70~90 Hz范围内存在固有振动,车速在50~80 km/h范围内时,车轮多边形的通过频率与脚蹬70~90 Hz的固有频率一致,引起脚蹬共振,是导致脚蹬断裂的主要原因。     

轮轨非均匀磨耗对地铁车辆振动的影响研究

对存在明显钢轨波磨和车轮多边形线路的地铁车辆振动行为进行了试验研究。结果表明,钢轨波磨处的振动加速度主频通常为一个固定频率;由车轮多边形引起的振动加速度的主频为车轮多边形的通过频率;在车辆加速或减速段轴箱振动加速度的主频随车速呈线性变化;由车轮多边形引起的振动明显高于钢轨波磨引起的振动。     

动车组拖车轮对振动性能分析

建立了多刚体和刚柔体耦合的高速动车组拖车整车动力学模型,通过对多种工况的数值计算,获得随机激扰下轴箱垂向加速度时间历程,结果表明车辆在高速运行时,随速度的提高,刚、弹性轮对的轴箱垂向加速度偏差增大;结合高速线路实测数据进行对比分析,弹性体轮对的结果与实测结果更吻合。     

基于形态学滤波和CEEMDAN-WVD的车轮失圆诊断

现有列车车轮失圆监测方法的准确性受车速及线路条件影响较大,为了更准确地监测车轮服役状态,文中提出基于形态学滤波和CEEMDAN-WVD的车轮失圆诊断方法：车辆轴箱垂向振动加速度经数学形态学滤波器滤波降噪后,运用完全噪声辅助聚合经验模态分解（CEEMDAN）将其分解为一系列的固有模态函数（IMF）,然后选取能量熵增量相对较大的几阶IMF分量进行Wigner-Ville分布（WVD）计算,从而叠加得到轴箱振动加速度的多尺度时频图,最后根据多尺度时频图的分布特征来诊断车轮状态。通过仿真分析和工程实例研究结果表明,运用该方法可有效地识别复杂工况下的车轮服役状态。     

基于连续子波变换的铁路车轮踏面擦伤的在线检测

在分析国内外关于铁路机车车辆车轮擦伤在线检测的应用和方法的基础上,提出了利用连续子波变换对车轮钢轨的振动加速度信号进行分析,当车轮踏面出现擦伤时,其振动信号中的幅值出现突变点。通过对实测数据的分析并与信号的倒谱分析比较证明,这种方法较常规的方法更有效地应用于车轮踏面擦伤的诊断中。     

基于轨道车辆轴箱加速度的动态轨道不平顺分析

提出了一种基于加速度积分算法的动态轨道不平顺计算方法,通过剔除趋势项,选择合理的采样比,提高加速度数据对位移的预测精度.建立了引入轨道不平顺的单轮轨模型,由此得出的一系簧下质量的加速度响应能够反映动态轨道不平顺.以某运营线的地铁车辆作为研究对象,排查了其车轮踏面情况对轴箱振动的影响,对不同线路上的轴箱加速度数据进行动态...     

基于多尺度时频图与卷积神经网络的车轮故障智能诊断

铁道车辆车轮故障的产生,不仅会增大列车的振动和噪声使乘坐舒适性下降,而且会加速车辆及轨道零部件的损伤,严重时还会引发事故,因此对车轮服役状态的实时监测对保证列车安全运营具有重要意义。针对现有铁道车辆车轮故障诊断方法存在自适应能力弱、准确率低等不足,提出一种基于多尺度时频图与卷积神经网络(CNN)相结合的车轮故障智能诊断方法,该方法利用车轮所在轴箱垂向振动加速度来间接识别车轮服役状态。1)首先采用形态学滤波器对车辆轴箱振动加速度信号进行滤波降噪,然后采用完全噪声辅助聚合经验模态分解(CEEMDAN)将滤波后的信号自适应地分解为若干固有模态函数(IMF),选取能量熵增量相对较大的三阶分量作为信号的主分量。2)分别求各主分量的Wigner-Ville分布(WVD),然后叠加转化为多尺度时频图。3)对经典的LeNet-5模型进行结构改进和网络参数优化,构建适合车轮故障诊断的CNN模型,来学习提取车轮在不同工况下的时频图特征,并对时频图进行分类,将特征学习提取与故障分类融为一体,一定程度上实现了端到端的车轮故障诊断。经仿真试验和现场试验验证表明：所提出的方法对于车速、故障类型和故障程度都有很好的...     

货车轮对踏面擦伤的原因分析及预防措施

轮对踏面擦伤是指由于车轮在轨面上滑行,而把圆形踏面磨成一块或数块平面的现象。车轮踏面擦伤超限后,车轮的形状受到破坏,其正常的运动轨迹自然会发生变化,从而引发车辆非正常垂直振幅增大。而受到擦伤的车轮由于不能圆滑的旋转所以还会进一步引起滑行,这势必造成车轮踏面的进一步擦伤。随着车轮擦     

机车轴间轮径差对其动力学性能影响的仿真分析

为了遵守车轮轮径差限度要求,在机车检修作业中旋修擦伤或磨耗车轮时经常需要对同机车其他未伤损车轮也进行旋修,往往会造成极大的浪费.鉴于此,以某三轴转向架电力机车为研究对象,采用仿真分析方法研究了不同轴位的轮径差对机车动力学性能的影响.采用SIMPACK软件建立机车动力学分析模型,计算了只对第一位转向架单个轮对旋修时机车的动力学响应.结果表明,各种工况下机车运行安全性指标均未超出限度值,在制定轮对旋修方案时从机车运行安全性的角度考虑可适当放宽机车同一转向架轮径差限度要求;但由于各轴轮对存在轮径差会对轮轨垂向力和机车的运行安全性指标产生一定的影响,同时也会对各轴牵引电机的工作性能产生影响,因此具体的轮径差限度值要通过进一步的试验和仿真研究来确定.     

铁路工程车轮对跑合试验台设计

针对目前铁路工程车轮对跑合试验台安装测试困难,部分转速达不到工艺测试要求,需要人工进行数据采集等多方面问题,提出一种铁路工程车轮对跑合试验台新设计方案。详细论述轮对跑合试验台的设计要求、机械系统及支撑方式、电气系统等。新设计的轮对跑合试验台能够满足当前宝鸡中车时代工程机械有限公司所有铁路工程车轮对跑合试验,测试轮对在不同转速时产生的噪音,记录轴箱及齿轮箱表面温度,实现数据自动采集。