轨道车辆独立车轮的动力学分析

建立了轨道车辆独立车轮轮组的动力学方程，并通过对一列既包括传统轮对，又 包括独立车轮轮组的轻轨车辆的线性稳定性分析和动态曲线通过计算，对独立车轮轮组与传统轮对的动力学特点进行了比较。计算表明，独立车轮是解决小半径曲线通过问题有效措施，它的稳定性可通过采用等效锥度较大的磨耗型踏面来保证。     

轨道车辆辗钢车轮制造技术

详细介绍了国内外辗钢车轮的制造工艺以及车轮制造技术的未来发展方向。     

采用独立车轮的直线电机轨道车辆的动力学分析

建立采用独立车轮的直线电机轨道车辆的动力学计算模型,采用符合直线感应电机驱动车辆特点和独立车轮特点的一系、二系悬挂设计,并对直线电机悬挂、独立车轮等关键部件进行了分析。在此基础上运用Simpack多体动力学仿真软件分析了该计算模型的曲线通过性能及运行平稳性等动力学性能。     

便携式轨道车辆车轮不圆度及直径测量装置

为了准确、快速地测量和记录车轮圆周方向的外形,以求得车轮不圆度和直径等参数,研制开发了一款便携式轨道车轮不圆度及直径测量装置.该装置由便携式测量机构和便携式计算机组成.测量机构将传感器所采集到的数据转换成脉冲计数,通过USB总线接口传输至便携式计算机.计算机软件对外形数据进行分析计算,并显示结果.绐出了测量原理、算法及误差分析方法.     

轨道工程车辆车轮注油孔加工工艺及其优化

以轨道工程车辆车轮注油孔加工为研究对象,经过方案调研、工艺方案优化、刀具选择、工装设计运用来提高车轮注油孔加工效率及质量,已取得显著成果。     

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。     

地铁车辆车轮寿命分析

介绍了影响地铁车辆车轮寿命的主要因素,对广州地铁车辆车轮的使用寿命做了测算,并分析了其运用现状,提出了提高广州地铁车辆轮对寿命的措施。     

轨道车辆车轮踏面显微组织演变规律研究

为了掌握轨道车辆运用过程中的车轮表面显微组织演变规律,采用超景深显微镜对不同运用阶段的车轮进行踏面表面显微组织检测,结果表明,新轮表面显微组织均匀性最好,磨耗轮表面铁素体软相组织会发生明显沿着圆周方向变形的趋势,经过镟修可恢复新轮的性能,磨耗到限车轮表面铁素体呈点状或聚集状分布,即使经过镟修,也不能满足运用性能要求。     

轨道车辆车轮不圆度检测装置动力学仿真

建立轨道—车辆—车轮不圆度检测装置动力学仿真模型，计算分析车轮不圆度检测装置关键参数对测点振动的影响规律，确定该检测装置最优设计参数。基于轨道车辆动力学与机构学理论，对检测装置机构运动进行分析，运用SIMPACK软件建立含单节列车、钢轨及安装在钢轨上的不圆度检测装置在内的整体仿真模型，并计算测点的振动响应。研究表明：该检测装置机构弹簧刚度最优值为3×10⁵～5×10⁵ N/m，阻尼最优值在8 000 N·s/m附近；为保证检测装置测量精度，车辆运行速度应不大于5 km/h；同轴另一侧车轮对检测装置没有影响，装置对列车运行安全性没有影响。     

基于车轮损伤的地铁动力车辆轮轨匹配研究

为研究地铁动力车辆轮轨匹配的合理性,基于车轮滚动接触损伤模型,对LM,S1002和DIN5573踏面车轮与60kg·m~(-1)钢轨在1/20和1/40轨底坡下的静态轮轨接触关系进行分析;采用SIMPACK软件,建立传统的非动力车辆模型,考虑持续牵引力和运行阻力的车辆模型,以及既有持续牵引力、运行阻力,又有启动、制动过程的车辆模型,对3种踏面车轮在不同车辆动力学模型、不同线路条件、不同车辆悬挂参数下的车轮损伤进行对比分析。结果表明:地铁启动、制动过程中车轮损伤较大,考虑此过程的车辆模型计算结果更符合实际车轮损伤规律;LM踏面车轮在1/20轨底坡下的轮轨接触关系良好,车轮损伤较小;相比1/20轨底坡,S1002和DIN5573踏面车轮在1/40轨底坡下的轮轨接触关系更优;地铁车辆在站间距较短的直线线路运行时,采用S1002踏面车轮配合1/40轨底坡钢轨,车轮损伤最小,在站间距较长的直线线路运行时,采用LM踏面车轮配合1/20轨底坡钢轨效果最佳;在满足车辆运行稳定性的前提下,适当降低一系悬挂刚度有利于减缓车轮损伤。     

轮轨滚动噪声激扰模型研究

为解决轮轨高频非线性接触问题和预测轮轨滚动噪声,需研究轮轨表面粗糙度的时域模型。在基于线性化理论的轮轨表面粗糙度频域表示方法的基础上,为满足轮轨非线性接触的要求,采用时频转换的方法建立轮轨表面粗糙度时域输入模型,并以Sato轮轨表面粗糙度谱为例,运用所建立的轮轨噪声预测模型及开发的轮轨噪声预测分析软件对轮轨滚动噪声辐射进行了仿真计算,将得到的轮轨滚动噪声频谱特征及其时域特点与工程实际监测结果进行对比分析,证明模型是可靠的。     

轮轨非线性几何接触对铁道车辆稳定性影响的研究

与一般的机械系统相比,铁道车辆系统有着特殊的轮轨接触关系。尽管在理论上轮轨接触的几何关系是确定的,但是它具有很强的非线性特征,在高速运行条件下对铁道车辆运行稳定性有很大的影响。分析了轮轨滚动接触的几何线性和非线性参数表达,并通过车辆临界速度分叉图讨论了它们对车辆运行稳定性的影响。分析结果显示:随着车轮踏面名义等效锥度的减小,会使车辆线性临界速度和非线性临界速度增大;而在名义等效锥度大致相同时,轮轨接触的几何非线性参数的变化对车辆的动力学响应有比较大的影响,随着它的减小,速度分叉图中轮对横移幅值小的临界速度明显减小。从现场实测数据分析也能得到相似的结果。     

轮轨间滚动摩擦及其控制

介绍了铁道车辆车轮与钢轨间的摩擦特征及粘着，阐述了影响粘着的诸因素，以及增加粘着以适应车辆高速运行的新方法。     

城市轨道交通车辆轮轨系统噪声辐射分析

采用轮轨噪声预测软件(TWINS模型),研究了某城市轨道交通车辆轮轨系统的振动与声辐射特性,分析了引起系统振动和声辐射的主要原因。研究结果表明:R模态为轴向模态,会导致车轮沿轴向的大幅振动;车轮和钢轨的辐射声功率随着速度的增加而增加,钢轨辐射声功率显著大于车轮的声辐射功率;隧道状态下的声学相应显著大于自由场状态下声学相应,底架区域自由场和隧道状态下的声学相应差异不大。     

函数型摩擦系数条件下轮轨滚动和滑动接触的热机耦合分析

以直径为860mm的LMA型踏面轮对和60kg.m-1钢轨为例,在考虑轮轨间热传导以及轮轨与环境间的热传导和热辐射基础上,采用非线性有限元分析软件ABAQUS提供的mixed Lagrangian-Eulerian方法建立轮轨接触的热机耦合有限元模型,并采用隐式和显式相结合的方法分析轮轨滚、滑动接触工况下的热机耦合问题。结果表明:轮轨滚动接触时,轮轨间的摩擦温升较小、不影响轮轨表面的材料性能,工程上可以忽略其温度对轮轨接触特性的影响;轮轨滑动接触时,轮轨间的摩擦温升足以改变轮轨表面的材料性能,进而影响摩擦系数,且不同摩擦系数对轮轨接触热机耦合特性影响也较大,因此采用与相对滑动速度、温度和载荷等因素相关的函数型摩擦系数可以准确分析轮轨滑动接触的热机耦合特性。     

不同轨底坡下地铁车辆轮轨型面匹配的静态接触分析

为研究我国地铁车辆常用的LM、S1002和DIN5573型面与60kg/m(CHN60)钢轨在不同轨底坡下的轮轨匹配关系,利用轮轨接触几何关系和轮轨非赫兹滚动接触理论,分析轨底坡对轮轨接触几何参数和轮轨接触力学特性的影响,从静力学分析的角度提出地铁车轮型面的最优轨底坡匹配。计算结果表明:1/20轨底坡下LM型面最大接触压力、等效应力和剪切应力等参数远小于现行的1/40轨底坡,直线段最优轨底坡为1/20,曲线段采用1/40轨底坡利于车辆的曲线通过,降低轮轨磨耗;S1002型面最大接触压力、等效应力和剪切应力等参数随轨底坡的减小而减小,轨底坡为1/40时轮轨型面匹配较优;DIN5573型面在轨底坡小于1/25时轨底坡对轮轨接触特性的影响较小,轨底坡在1/40~1/30范围内轮轨型面匹配较优。     

钢轨打磨车磨头数量及驱动方式分析

介绍了钢轨打磨车的磨削系统,并重点进行了磨头数量选择计算分析,以及磨头电机驱动和液压电机驱动两种方式比较分析,试图对钢轨打磨车选型设计提供一些帮助。由分析知:按1.5遍/年的预防性打磨制度、4～6次/月打磨作业条件,8、16磨头钢轨打磨车分别适用于总长24～40km的地铁线路。磨头电机驱动的优势比较符合使用者的需求,对使用者比较有利;磨头液压电机驱动对供货商比较有利,有利于产品设计和制造,在同等条件下的初期购置费用稍低,有利于占领市场。     

不同摩擦系数条件下的轮轨滚动接触特性分析

以直径为860 mm的LMA踏面轮对和60 kg.m-1钢轨为例,采用有限元软件ABAQUS建立三维轮轨滚动接触有限元模型,利用集群逻辑结构的并行计算平台求解该模型,并对不同摩擦系数下轮轨滚动接触特性进行分析。研究表明:摩擦系数对接触斑面积、接触区Mises应力值和法向接触应力影响不大;随着摩擦系数的增大,接触斑黏着区面积增加,接触区内横向和垂向剪应力增大且位置向接触区表面靠近;在相同牵引力矩作用下,随着摩擦系数的增加,轮轨纵向剪应力明显增大;接触斑内摩擦力矢量的纵向分量也随之增大,轮轨摩擦力及其绕原点合力矩的纵向分量也变化明显,最大增幅超过30%,自旋力矩值也随之增大且其中心点在接触斑内沿牵引方向前移。     

利用车体横向激励模拟侧风下的列车响应

通过在车体上施加确定的横向激振载荷来模拟非稳态侧风,采用试验和仿真计算的方法,研究了静止车辆在非稳态侧风情况下的响应.研究结果表明,仿真结果虽然略大于测试结果,但总体来说,两者吻合得很好.     

基于LM_A型面磨耗车轮与60N钢轨匹配的高铁车辆动力学性能分析

建立车辆—轨道耦合动力学模型,计算和分析LMA型面的车轮在不同磨耗程度下与60N钢轨匹配时高铁车辆直线运行中车轮的等效锥度和轮轨动态接触点位置及平稳性指标,以及曲线通过时的脱轨系数、轮重减载率、轮轨横向力、轮对横移量和磨耗功均方根值及车轮表面滚动接触疲劳系数均方根值,并与60钢轨对比。结果表明:LMA型面的磨耗车轮与60N钢轨匹配时,在车辆运行里程达到25万km后,直线运行条件下轮轨动态接触点的横向分布宽度仅为8.2mm,仅约为60钢轨的一半,车辆运行的稳定性优于采用60钢轨时;车辆曲线通过时的轮轨横向力、车轮抗磨耗和疲劳性能也均优于采用60钢轨时;总之,相比60钢轨,不同磨耗程度的车轮与60N钢轨匹配均能保持较好的车辆动力学性能。