轮轨稳态接触力学研究进展述评

对稳态轮轨接触三维精确理论，简化理论以及用这些理论解决车轮和钢轨的多点接触现象的方法进行了述评，提出了进一步研究的课题，并改进了三维滚动接触简化理论的算法。     

轮轨非对称接触及其对车辆动力学性能的影响

随着速度的不断提高,轮轨接触关系对列车运行安全性的影响越来越大。当轮轨型面发生损伤后,轮轨非对称接触现象就会产生。轮轨非对称接触现象不仅影响车辆运行的安全性,同时与车轮型面损伤问题也有着密不可分的关系。文章以SS3B型机车为例,建立了由轮轨型面磨耗和轮径差导致的轮轨非对称接触的模型。仿真结果表明当轮轨非对称现象发生后,机车的抗蛇行运动临界速度就会降低,同时,曲线通过的脱轨风险性也会显著增大。     

轮对/轨道滚动接触蠕滑率/力分析

用数值方法定量地分析了铁路货车单轮对运动的过程，获得了轮轨滚动接触蠕滑率／力变化情况，在轮轨滚动接触蠕滑率／力关系分析方面，利用了Ｋａｌｌｋｅｒ的三维弹性体非赫兹滚动接触计算模型。     

考虑轮对弹性的轮轨接触斑特性研究

将轮对视为弹性体建立采用直线电机轻轨车辆的刚柔耦合动力学模型,研究轮对弹性对滚动接触的影响。结果表明弹性轮对的弯曲振动频率会与电机的沉浮和点头振动频率相耦合,增加了轮轨垂向力的变化幅度并加剧轮对的弯曲变化,从而增大轮对接触点的横移量,进而影响轮轨磨耗。还对接触斑的振动特性进行了初步探讨,建立了接触斑系统振动特性模型及其运动微分方程式。     

单轮对试验台试验及轮轨蠕滑力计算模型的验证

结合机车车辆滚动振动试验台的单轮对蠕滑力试验，介绍其试验系统，进行相关的理论分析和计算，例如试验系统所特有的轮轮接触蠕滑率计算、轮对运动方程推导、试验过程的动态仿真计算。最后通过试验和计算结果的对比，对轮轨蠕滑力计算模型进行验证。     

轮轨接触温升的有限元分析

分析了轮轨接触的接触温升。结果表明，在正常接触工况和较大滑滚比条件下，轮轨接触温升可达到可观数值。     

高速轮轨接触几何关系的比较分析

高速轮轨接触几何关系研究涉及诸多因素。选择中国车轮踏面LMA与钢轨CHN60、日本新干线圆弧车轮踏面JP-ARC与钢轨JIS60和欧洲标准车轮踏面S1002与钢轨UIS60,比较这3种轮轨关系的几何参数差异,编制了轮轨接触几何的数值分析软件,计算不同轮对内侧距情况下的轮轨接触几何关系,比较在轮对内侧距为1353和1360mm情况下,轮对横移时的滚动圆接触半径差和接触角差的数值计算结果,探讨适应于我国高速车轮踏面形状和轮对内侧距,为高速轮轨关系的深入研究提供基础。     

作用于车辆轮对上力的测量方法的分析

介绍测量轮对垂直力和侧向力的三种方法，即分别在侧架，车辆辐板及车轮辐条上贴应变计的测量方法，建议完善在车轴上贴应变计的测力方法，分析了该方法的可行性。     

车辆动态曲线通过的轨道几何约束

在铁道车辆曲线通过时，推导出轮对所在轨道坐标系相对轨道动坐标系的几何约束关系，并通过两个动态曲线通过算例对理论推导的结果作了验证，为开发通用车辆动力学仿真软件提供了轨道约束单元。     

铁道车辆车轮和轨道轮的接触几何

论述了车轮与轨道轮接触三元程序ＣＯＮＣＴ－Ｋ的产生和计算过程，并与车轮与钢轨接触程序ＣＯＮＣＴ－Ｒ及车轮与轨道轮接触程序ＣＯＮＣＴ－Ｍ进行了计算比较。还说明了车轮，钢轨与车轮，轨道轮在接触状态上的差异。     

地铁车辆轮轨型面匹配及其对接触应力的影响

为了改善地铁车轮出现的异常磨耗问题,对上海地铁3号线车辆车轮踏面DIN5573出现的磨耗进行测试,获得2种磨耗车轮踏面。在SIMPACK软件中建立了地铁车辆动力学仿真模型,计算得到未磨耗、凹形磨耗、沟槽状磨耗3种车轮踏面与TB60,60N钢轨型面匹配时轮对横移量,将其输入到用ABAQUS软件建立的轮轨三维弹塑性有限元模型,分析不同轮轨型面匹配对接触应力的影响。结果表明:3种车轮踏面与60N钢轨型面匹配时轮轨接触点均匀分布在轨顶和车轮踏面中部,等效锥度基本稳定;在半径350 m的曲线上,与TB60钢轨型面匹配相比,3种车轮踏面与60N钢轨型面匹配时轮轨最大接触应力最多减小384.9 MPa,钢轨、车轮最大Mises应力最大减幅分别为40%,35%。城市轨道交通小半径曲线地段较多,采用60N钢轨型面可以明显降低曲线外股的接触应力,减少轮缘磨耗和钢轨侧磨,从而降低钢轨疲劳伤损。     

空间状态轮轮(轨)接触点计算方法

轮轨接触几何关系是轮轨交通中最基本的问题。结合机车车辆在滚动(振动)台上进行台架试验的工况,以试验台的“轮轮”接触为研究对象,应用“迹线法”,提出在空间状态下轮轮接触点的计算方法。给出滚轮在正常位置时的轮轮接触关系计算公式,然后以此为基础,考虑包括滚轮的横向移动、垂向移动、轨底坡变化、摇头运动(模拟钢轨横向弯曲)、纵向位移误差等各种可能出现的滚轮空间状态,进而推导出滚轮在任意空间位置的轮轮接触点的计算公式,并可直接推广到轮轨接触计算中。     

轨道交通轮轨接触面材料性能与轮轨切向接触阻尼关系研究

为准确计算轮轨切向接触阻尼,基于接触阻尼理论,考虑轮轨材料的弹塑性变形和车轮表面粗糙度,采用有限元法,将轮轨材料的接触面进行离散;基于罚函数面-面接触算法定义轮轨接触,建立轮轨粗糙表面接触有限元简化模型;通过间接输入实际车轮表面硬度数据并且加载位移载荷来计算轮轨切向接触阻尼损耗因子和轮轨切向接触阻尼.仿真结果表明:轮轨...     

轻轨车的轮对蠕滑控制

现代轻轨车将在城市交通中获得较多的应用.对这种车辆而言,充分利用粘着、防止空转的问题显得特别重要.文章介绍德国新开发的"轮对蠕滑控制系统",着重叙述"RSR-N"的基本控制结构、操作控制过程和应用实例.通过大量试验比较,证明新型"轮对蠕滑控制"即使在极端恶劣的条件下,工作也是十分可靠的.     

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。     

轮轨接触力学研究的最新进展

本文论述了西南交通大学牵引动力国家重点实验室近几年来在轮轨接触力学及其应用研究方面的最新研究成果，其中包括Kalker三维弹性体非Hertz滚动接触理论的全尺寸模型试验验证、高速动态轮轨蠕滑力的试验研究、基于理论和数值方法的轮轨接触表面粗糙度和污染影响的分析、高速粘着的脱轨试验研究及其机理分析，对钢轨的波磨现象也作了论述，并提出了今后的研究方向。本文所介绍的研究成果对我国今后进一步开展轮轨关系的研究将起到促进作用。     

轮/轨几何学(续完)——轨道车辆与线路的共同课题

5 在实施中出现的问题 5.1 轨道状况 图14 说明了新建200 km/h高速线路上的几何接触状况,线路按照轨道的规定参数(钢轨型号、安装倾斜度、轨距)建造,最终进行打磨去除轧制表层.测点在较大范围呈现的离散结果表明,它应当是由偏低的锥度所形成的,以单纯的几何参数规定值,不能完全达到相应的目标.但这个例子同样又表明了,以单纯的几何限制参数代替几何接触参数时在系统性方面出现的问题.对此,必须以制定几何接触参数及其相应的公差为目标,并且在法律规定框架内进行实施.     

铁道车辆车轮外形的优化设计

介绍了基于轮轨接触几何特性,采用数值优化技术,设计车轮外形的方法.     

环保型铁路轮轨润滑脂的开发研制

环保型铁路轮轨润滑脂以植物油和一定比例的合成油为基础油,采用天然高级脂肪酸锂皂为稠化剂,加入有一定协同效应的氧化抑制剂、防锈剂、摩擦改进剂等添加剂和固体润滑剂,按照试验确定的配方、工艺制成.对该脂分别进行了室内理化性能评定、北京地铁现场试验和可生物降解性静置模拟试验等.结果表明:该脂具有良好的可生物降解性、防腐蚀性、抗水性、高温稳定性和低温泵送性;抗磨性能与地铁原用脂相当,与北京地铁钢轨涂油器有良好的匹配性.制订了该脂的技术条件.该脂可适用于环境温度-30～120℃条件下,我国城市轨道交通以及有环保要求铁路干线(特别是中东部)的轮轨润滑.     

轮轨接触几何非线性特征参数

论述了轮轨非线性接触对铁道车辆稳定性判据的影响,提出用2个特征参数对轮轨接触几何关系进行描述的新方法.通过轮轨匹配实例,对比分析了特征参数对车辆运动稳定性的影响.