重载铁路曲线上钢轨磨耗和剥离原因及整治措施

朔黄铁路自开行重载列车以来,部分平纵断面复杂的路段尤其是曲线地段,钢轨伤损情况日趋严重,集中表现为侧面磨耗、剥离掉块、轨头压宽及波纹磨耗等。通过对曲线地段钢轨病害的现场调查与观测,从轮轨接触应力与钢轨轨底坡的变化、钢轨磨耗的机理及现有养护维修方法存在的问题等方面对曲线地段钢轨磨耗和剥离掉块的原因进行了分析,并结合朔黄铁路设备实际情况,提出了朔黄铁路钢轨磨耗和剥离整治措施。     

地铁小半径曲线钢轨波磨影响因素分析

针对地铁线路普遍存在的钢轨磨耗现象,从轮轨蠕滑力和磨耗功率的角度研究地铁小半径曲线钢轨波磨问题,并利用多体动力学软件SIMPACK建立车辆-轨道动力学耦合模型对地铁曲线地段上车辆运行速度和曲线半径对轮轨磨耗的影响进行动力仿真计算和分析。分析计算结果表明:车辆运营速度不宜过低,为降低轮轨磨耗、保证行车安全及运力需求,最高运营速度定为60～70 km/h为宜;曲线半径对钢轨磨耗功率影响较大,在符合城市规划等决定因素的要求下地铁线路曲线半径尽量大于500 m,可以实现良好的运行效果。     

重载铁路钢轨磨耗演变过程的数值模拟

建立重载铁路钢轨磨耗演变的数值仿真模型。基于UM软件建立货车-轨道耦合动力模型,对减振楔块、心盘等细部构件精细建模,采用多点-面接触模型模拟部件间各种接触摩擦,并充分考虑部件间隙。基于Hertz理论及FASTSIM算法进行轮轨接触计算;基于Specht材料磨损模型进行钢轨磨耗计算,根据磨损程度采用不同磨耗系数。针对各种车型和通过速度,开展多工况计算并设置权重因子,模拟线路实际行车条件。为提高数值计算稳定性,基于累积磨耗深度更新钢轨型面;基于磨耗演变模型研究重载铁路不同地段钢轨磨耗的发展规律。结果表明:曲线地段钢轨磨耗比直线地段严重;曲线外轨侧磨明显,内轨磨耗相对较轻,主要分布在轨头中部,外轨磨耗大于内轨;圆曲线地段外轨磨耗强于缓和曲线地段,而内轨磨耗弱于缓和曲线地段;直线地段左右钢轨磨耗相差不大,均主要分布在轨头中部。     

曲线钢轨侧面磨耗研究

减缓曲线钢轨侧面磨耗是当前铁道工程急待解决的技术关键。本文对试验段曲线钢轨侧面磨耗实测和轨道动力测试结果进行了总结,得出调整轨道几何参数、改善钢轨材质以及涂油措施等都能起到减缓钢轨侧面磨耗速率的结论。     

高速列车车轮型面磨耗预测及参数研究

建立CRH380B型动车组车辆多体动力学模型,通过仿真计算轮轨接触参数,再通过FASTSIM算法结合Archard磨耗模型预测其磨耗量,并与实际车辆磨耗数据进行对比。结果表明,仿真与实际测量的车轮型面磨耗发展情况相似。并对影响车轮磨耗的参数进行数值仿真分析,主要计算在不同轮轨接触磨耗系数和不同钢轨道床扣件垂向及横向刚度变化情况下的车轮型面磨耗变化,结果表明降低摩擦系数可有效降低车轮磨耗,而钢轨道床扣件的刚度对车轮磨耗影响很小。     

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。     

高速铁路道岔钢轨磨耗发展规律的试验研究

既有区间线路及道岔钢轨磨耗研究多采用仿真计算和理论分析的方法,岔区钢轨磨耗测试工作较为零散,缺乏时间上的连续性。针对此不足,以沪宁(上海—南京)城际高速铁路镇江站11#道岔作为研究对象,采用MiniProf钢轨廓形测试设备,对转辙器区特征断面尖轨和基本轨的型面及磨耗情况进行长期跟踪测试,探究高速道岔钢轨磨耗的分布和发展规律。研究结果表明:尖轨和基本轨磨耗发展呈现逐渐收敛的趋势;基本轨垂向磨耗在轮载过渡区前后较大,在轮载过渡区相对较小,直尖轨垂向磨耗比曲尖轨更严重;曲尖轨侧向磨耗明显大于直尖轨,在轮载过渡区前侧向磨耗较小,轮载过渡区侧向磨耗明显,基本轨侧向磨耗主要集中在尖轨前端及岔前区域,直基本轨侧向磨耗比曲基本轨更严重。试验结果可为磨耗仿真研究提供试验验证,同时可为高速道岔的养护维修提供科学指导。     

基于轮轨磨耗对30t轴重货车车轮踏面优化研究

通过对30t轴重铁路货车的仿真,对比分析车轮采用LM磨耗型踏面与75kg/m、60kg/m两种钢轨匹配后各磨耗评定指标,得出LM型踏面与75kg/m重型钢轨匹配时存在一定不适应的结论。为了满足我国大轴重铁路货车技术的发展需求,从减少轮轨磨耗考虑,设计出两种与75kg/m重型钢轨匹配性能更优的车轮踏面。基于FASTSIM算法和Archard磨耗模型,对30t轴重货车车轮磨耗进行仿真计算,并对比分析优化前后车轮踏面磨耗状态及相关指标。研究结果表明:两种优化型踏面与75kg/m钢轨匹配下的车轮磨耗程度均比LM型踏面车轮磨耗要小,而且随着运行里程的增加,这种趋势更加明显。     

城市轨道交通钢轨波浪形磨耗特征分析

钢轨的波浪形磨耗已成为城市轨道交通钢轨伤损的主要形式之一。基于对上海轨道交通1号线钢轨波浪形磨耗的连续布点观测,采用频谱分析方法提取波浪形磨耗的波长,并对波深进行统计与分析,初步了解了上海轨道交通钢轨波浪形磨耗的一些基本特征,为进一步研究城市轨道交通钢轨波浪形磨耗生成机理及防治措施提供了依据。     

钢轨打磨对动车组轮轨匹配及磨耗影响研究

为解决动车组车辆在运行中出现的晃车及加速度异常情况,对磨耗后钢轨型面进行打磨,并通过仿真分析以及跟踪测量对打磨效果进行评估。分析结果表明,打磨后轮轨接触点对分布较打磨前更窄,分布于滚动圆附近,轮对发生横移时滚动圆半径变化较小,但由于其较小的接触面积导致接触应力较大,易产生较大的垂磨;打磨后钢轨匹配时由于等效锥度较小,对车辆运行稳定性及车体振动起到改善作用;打磨后钢轨的磨耗位置居中,磨耗面积小但垂直磨耗大,在运行一段时间后,轮轨接触光带会缓慢增大。因此,钢轨打磨缓解了车辆运行过程中构架横向加速度异常的情况,虽其滚动圆处垂磨较大,但其总磨耗量较打磨前小,且降低了对钢轨的损伤,有利于延长钢轨的寿命。     

城市轨道交通钢轨异常波磨的特点及治理对策

通过大量的现场调查、测试、试验以及理论分析,揭示北京地铁新线异常波磨的产生机理,发现钢轨异常波磨的主要成因,有针对性地提出已运营线钢轨异常波磨的整治原则,提出防止地铁钢轨异常波磨的综合减振技术原则。通过对课题研究成果的总结,从城市轨道交通建设管理的角度,提出防止钢轨异常波磨发生和发展的原则及建议,为保障运营安全、最大限度地降低养护维修成本提供有力的技术支持。     

地铁曲线段不规则磨耗引起的钢轨波磨监测

在小半径曲线的内轨侧出现钢轨短波波磨加剧的现象,是世界上许多铁路网都面临的一个问题。由于地铁线路小半径曲线大量存在,受其影响尤为突出。本文为一实例研究,属于一个研发预测曲线地段钢轨波磨的数值工具课题的一部分。在斯德哥尔摩地铁中一处半径为120m的曲线段上,通过重复测试轨道的粗糙度及列车通过时引起的噪声,监测波磨的发展状况。在一年的打磨过程中,发生了剧烈的短波波磨,最大峰-峰值约为0.15mm。测试数据谱分析显示,在4～14cm波长范围内,粗糙度幅值较大,峰值约在5和8cm处。波磨为单一的纵向形式（波峰与轨道方向垂直）,幅值在100m长的被测轨道段上呈现不规则变化。粗糙度增长速率随时间增加,直至钢轨打磨后的300天,此后仅有少量的附加粗糙度出现。由于平均车速约为30km/h,因此由波磨造成的滚动噪声主要处于200Hz以下的低频段。打磨后的139～300天,4～14cm波长范围内粗糙度级增加10.1dB,与之相应的60～200Hz频段内的滚动噪声级增加4.9dB。在干燥天气条件下,列车通过时引起人体不适的噪声主要是车轮啸鸣噪声而非滚动噪声。     

列车及轨道参数对曲线钢轨波磨影响及防治措施研究

针对地铁曲线段出现的钢轨波磨问题,利用车轨动力学模型研究了转向架一系横向及纵向刚度、轮轨摩擦系数、曲线半径、超高、轨距、轨道横向及垂向支撑刚度等参数对曲线轮轨磨耗的影响,结果表明:(1)适当减小转向架一系纵向刚度可显著降低曲线段轮轨磨耗;(2)轨面摩擦系数由0.5降低至0.3,轮轨磨耗指数可降低约25%;(3)轮轨磨耗随曲线半径的减小呈指数式增长;(4)线路超高、轨距对轮轨磨耗影响较小,进而提出曲线钢轨波磨的防、治措施建议:(1)适当降低轮轨间摩擦系数、提高钢轨硬度、加宽曲线段轨距和开展曲线轨道磨耗信息化管理等措施,可缓解既有线曲线钢轨波磨;(2)优化车辆一系横向及纵向刚度、增大线路曲线半径、避免小半径"S"形曲线、设置曲线欠超高、降低轮轨间摩擦系数等措施,可对新建线路曲线钢轨波磨进行预防。     

北京地铁钢轨波磨测试分析

针对北京地铁钢轨异常波磨问题,对地铁5号线各种轨道结构形式进行钢轨振动加速度测试,对地铁4、5号线全线进行车厢内噪声测试,在地铁5号线选择4种扣件形式进行钢轨模态测试.结果表明:对于剪切型减振器扣件,在300Hz左右轮轨的共振效应,是该扣件区段产生钢轨波磨的主要原因;钢轨波磨引起的轮轨接触面不平顺,是产生车内异常噪声的...     

南京地铁曲线波浪型磨耗的研究

针对发生在南京地铁曲线上的波浪型磨耗进行调查和测试,研究多种因素对黏滑振动的影响,并进行轨道振动对比测试,提出波磨预防和治理的可能措施。     

轮对振动对产生钢轨异常波磨的影响

针对北京地铁钢轨异常波磨问题,从轮对角度出发,探讨轮对振动与钢轨异常波磨之间的关系;根据北京地铁钢轨异常波磨现场调查及测试发现的轮轨共振现象,建立轮对三维有限元分析模型;分别对动车和拖车轮对进行垂向及扭转振动分析,提出轮对振动与钢轨异常波磨之间的联系.     

天津地铁钢轨打磨技术应用探讨

天津地铁1号线线路经过7年多的运营后,小半径曲线地段钢轨产生了不同程度的的波磨、疲劳掉块、焊缝凹陷等钢轨病害。为改善线路钢轨状态,使用钢轨打磨车对全线小半径曲线钢轨进行了打磨整治,并对钢轨打磨过程中的难点和打磨后的效果进行了分析。     

地铁曲线钢轨波浪型磨耗的测量分析

研究了钢轨波浪型磨耗(简为"波磨")的测量方法.根据该方法研制了测量仪器.应用测量仪器对某地铁曲线钢轨波磨进行了测量及分析.钢轨波磨属于短波型波磨,出现在半径小于500m的曲线内轨轨顶,也出现在道岔曲线的内轨上.该测量结果为进一步的钢轨波磨成因研究提供了关键信息.     

钢轨波磨对地铁车内噪声影响及其控制试验研究

随着轨道交通快速发展,车内噪声已成为列车运行中一个重要问题。为了研究某地铁车内噪声超标的原因,对该线路钢轨打磨前后车内噪声进行测试,分别使用A计权和响度来分析其声学特性,并比较A计权和响度评价车内降噪效果的差异。结果表明:波长0.025 6～0.051 2 m波磨是地铁车内噪声超标的主要原因,通过清除波长0.025 6～0.051 2 m波磨,6个测点声压级明显降低。通过A计权分析可知,钢轨打磨对前端和后端车厢降噪效果较为明显,而对中部车厢降噪效果不如前者。通过响度分析可知,列车前端和后端车厢的4个测点车内噪声总响度降低,而在中部车厢的2个测点总响度略有增大。评价噪声主观感觉大小的A计权低估了中部车厢100～300 Hz频率的噪声影响,而响度作为反映人耳对声音强弱感觉的心理声学参数,能够更为准确地评价低频车内噪声对人耳的影响。