非椭圆接触下地铁小半径曲线外轨全寿命侧磨发展规律

对Archard材料磨耗模型进行了改进,使其更加适合考虑非椭圆接触的钢轨侧磨仿真;将地铁列车荷载谱按客流量分为3类,基于地铁常用A,B型车辆标准模型及小半径曲线参数,建立不同载重条件下的车—轨多体动力学模型,考虑轮轨非椭圆接触计算切向蠕滑功并按权重进行累积,预测外轨侧磨随运营时间的发展规律,并与长期现场跟踪测试结果进行对比验证。结果表明:地铁小半径曲线外轨侧磨的发展可分为3个阶段,阶段Ⅰ磨耗从轨距角部分开始产生并向轨顶与轨侧扩展,尚未达到侧磨位置处;阶段Ⅱ开始出现侧磨并呈线性发展,A,B型车产生的月侧磨速率分别为0.53和0.46mm;侧磨达到9mm左右进入阶段Ⅲ,侧磨速率明显提高,磨耗位置稳定;预测的侧磨发展规律和钢轨型面演变与现场跟踪测试结果十分吻合,表明利用本方法能够以较小的成本对外轨全寿命阶段侧磨进行分析研究。     

重载铁路曲线超高对外轨侧磨速率的影响

在全面分析曲线钢轨侧磨速率影响因素的基础上,调查收集了北方地区部分重载铁路重车方向外轨侧磨相关数据,对比分析了小半径曲线外轨在5大主点的侧磨情况。提出了可用于不同线路、不同区段曲线外轨侧磨对比分析的侧磨速率计算方法,分析了不同纵坡情况下半径400~600 m曲线外轨超高、未被平衡外轨超高对侧磨速率的影响规律,并提出了重载铁路小半径曲线外轨超高设置的建议。     

铁路小半径曲线外轨侧磨影响因素分析

随着铁路运营向高密度和重载方向飞速发展,钢轨磨耗问题日益突出,严重影响铁路运营安全,增加运营成本。依托石太线对小半径曲线外轨侧面磨耗影响因素进行研究,分析小半径曲线五大主点外轨侧磨规律,采用广义控制变量法等统计方法分析钢轨使用年限、曲线顺坡率对外轨侧磨的影响。研究结果表明:圆曲线段侧磨更为严重,缓和曲线段侧磨发展速率更快;外轨侧磨在新轨使用4~5个月后基本呈线性增长,并随顺坡率的增大先减小后增大,变化趋势呈抛物线型。     

重载铁路曲线几何参数对钢轨磨耗影响的研究

重载线路小半径曲线外股钢轨侧磨速率明显加快.采用仿真计算结合现场测试,分析我国重载铁路轨道几何参数(超高和轨底坡)对曲线钢轨磨耗速率的影响规律.采用多体动力学软件 NUCARS 建立我国重载货车—轨道模型,改变超高和轨底坡两项轨道几何参数,采用数值积分方法仿真计算车辆通过曲线的性能.分析结果表明,设置合理的曲线欠超高和非对称的轨底坡可改善车辆通过曲线时的轮轨接触状态,降低了轮对冲角、外轨横向力和磨耗指数,从而在一定程度上减小钢轨磨耗速率.现场试验段长期观测的数据表明,两种措施对改善小半径曲线钢轨侧磨起到积极的作用.     

周期性钢轨廓形打磨对小半径曲线寿命的影响

选取半径300 m小半径曲线作为试验曲线,从轮轨接触几何特性、车辆动力学特性、现场打磨效果3个方面分析了周期性钢轨廓形打磨对小半径曲线寿命的影响。结果表明:周期性廓形打磨后轮轨间等效锥度显著改善;列车1～4位车轮与9#钢轨接触时磨耗功、最大脱轨系数均较为理想;周期性廓形打磨后钢轨轨面未出现比较严重的病害,侧磨速率显著降低,轨道质量指数有明显改善,有助于延长钢轨使用寿命。     

小半径曲线上动车组运行安全性仿真研究

采用多体动力学仿真分析软件UM建立CRH5型动车组的动力学仿真模型,仿真分析动车组通过小半径曲线线路时曲线半径、曲线超高、钢轨类型、曲线轨距加宽和轨底坡等线路参数对动车组运行安全性的影响。结果表明:曲线半径的影响最大,钢轨类型、曲线超高、轨距加宽以及轨底坡的影响均较小。为增加动车组通过小半径曲线的安全冗余,减少外轨侧磨,建议在有条件的情况下尽量增大曲线半径;为避免曲线超高引起直曲过渡段处受到更大的轮轨冲击作用,建议对半径为250m的曲线线路不设置曲线超高,而且对应的曲线轨距加宽值宜设为10mm。     

动车所小半径曲线钢轨磨耗及减磨措施研究

为分析曲线半径、轨距加宽和轮轨摩擦系数对钢轨磨耗的影响,在某动车所的环Ⅰ线(半径275m)和环Ⅱ线(半径280m)开展了为期一年半的钢轨磨耗跟踪实验,并建立CRH5型动车组的动力学仿真模型。研究结果表明:(1)环Ⅰ线钢轨侧磨严重且磨耗不均匀,钢轨使用寿命约一年半;(2)适当增大曲线半径可显著减小钢轨侧磨,半径300m曲线的钢轨侧磨较半径250m曲线钢轨侧磨减小约65%;(3)动车组在动车所内一般空载且运行速度较低,适当增大轨距可以减小钢轨侧磨;(4)采取轨侧润滑措施可使钢轨侧磨减小40%~70%,提升小半径曲线钢轨使用寿命。     

高速铁路站区小半径曲线减磨研究

高速铁路站区小半径曲线的钢轨磨耗已成为影响高速动车组运行品质和安全的重要因素。以高铁动车组和高铁站区小半径曲线为研究对象,采用多体动力学软件,建立车-线多体动力学仿真模型,研究车辆通过曲线时产生钢轨侧磨的动力学原因,并调整超高、轨底坡、摩擦因数、型面等参数的设置,从而确定钢轨侧磨的控制性因素,并提出减缓高铁站区小半径曲线钢轨侧磨的建议。     

城市轨道交通小半径曲线钢轨磨耗分析

对上海轨道交通1号线、8号线的典型小半径曲线钢轨磨耗进行了跟踪测量,统计分析了小半径曲线钢轨的侧磨和垂磨特征及相应的磨耗发展率.认为小半径曲线钢轨受侧磨、垂磨和不均匀磨耗的共同影响,大编组、重型车的线路中,平均侧磨发展率约为0.019 mm/d,平均垂磨发展率约为0.005 mm/d;小编组、轻型车的线路中,平均侧磨发...     

小半径曲线钢轨非正常侧磨分析及防治措施

本文通过对京广线铺设60kg/m钢轨地段的24个小半径曲线上股钢轨侧面磨耗的八年实际观测数据的分析，找出了牵引动力型式与钢轨侧磨率之间的关系，并通过半径为646m的小半径曲线上两年多的钢轨侧磨试验及观测，揭示了曲线钢轨轨头侧磨的规律，发现了同一曲线、同一根钢轨磨耗的不均匀性，指出曲线钢轨非正常侧磨的主要原因是内燃机车三轴转向架造成的。阐明了中间轮对对钢轨侧磨的影响，且呼吁机务部门关心此事。文中叙连了为减步钢轨侧面磨耗从工务养护上采取的若干措施及取得效果，并提出下一步拟采取的设置欠超离、调整轨底坡、涂油、采用全长淬火轨及非对称打磨钢轨断面等五条措施。     

高速铁路小半径曲线轮轨减磨技术研究

针对我国高速铁路小半径曲线钢轨及车轮轮缘磨耗突出的问题,采用轮轨固体润滑技术,在广珠城际铁路进行轮轨减磨试验.通过对钢轨和车轮廓形变化的长期跟踪,研究固体润滑前后轮轨磨耗速率变化,得出主要结论:(1)更换在线热处理钢轨后,小半径曲线上股钢轨寿命可延长1倍以上;(2)固体润滑对钢轨减磨效果显著,润滑试验期间,试验曲线上行...     

曲线几何参数对货车转向架曲线通过性能的影响

利用SIMPACK仿真软件建立副构架径向转向架和交叉支撑转向架的动力学模型，并对其动力学性能进行仿真计算，分析比较曲线半径、超高等曲线几何参数对2种转向架曲线通过性能的影响。结果表明：曲线半径和欠超高对径向转向架和交叉支撑转向架的脱轨系数、轮重减载率影响比较接近；曲线半径在400-1200m范围内，自导向径向转向架能有效提高通过性能，明显降低轮对冲角，减缓轮轨磨耗；欠超高对2种转向架轮对冲角的影响近似成线性关系，且其影响程度仅和转向架本身属性相关，与曲线半径无关。指出采用磨耗功率评价欠超高对曲线轮轨磨耗的影响更为合理，因为不仅能反映出磨耗与欠超高的关系，还能反映出曲线外轨超高设置不同时轮轨磨耗的变化特点，这与工程实际中减小外轨超高、设置欠超高有利于降低轮轨磨耗是一致的。     

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。     

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。     

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。     

径向转向架在城市轨道交通领域的发展——日本地铁新型半迫导向径向转向架技术

介绍径向转向架在城市轨道交通中的发展,阐述了不同转向架通过小半径曲线的导向机理。重点介绍了日本东京地铁最新研制、采用的半迫导型径向转向架及其模拟试验、现车对比试验、噪声监测试验与评估。其新型转向架在降低轮轨磨耗量、降低车内噪声等方面效果明显。     

机车通过曲线道岔时轮对过盈配合面的应力及微动滑移分布特性

机车轮对从直线钢轨导向曲线道岔平稳运行时,轮对过盈配合面应力及微动滑移分布特性比直线行驶状态复杂得多,给机车轮对安全运行带来了安全隐患。基于Abaqus软件模拟机车轮对平稳通过曲线道岔的运行过程,比较直线行驶和过曲线道岔时过盈配合面应力分布特性以及机车通过曲线道岔不同位置时过盈配合面应力分布特性,并比较过盈配合面周向和轴向微动滑移分布特性以及不同曲线道岔位置时微动滑移特性。研究结果表明:直线行驶和曲线行驶径向应力最大值都出现在配合面中部,直线行驶时径向应力在距离两侧0~30 mm的范围由外向内突然变小;轮对在曲线道岔平稳运行时,过盈配合面内侧径向应力值逐渐变大,外侧径向应力逐渐变小,内外侧径向应力差值变大;轮对在曲线道岔运行时的周向和轴向滑移幅度随着行驶时间的增加逐渐变大,过盈配合面两侧滑移值远大于中间滑移值,且曲线道岔运行距离越长滑移越明显。     

缓和曲线过渡段长度对地铁车辆动力性能的影响

少数地铁车辆通过缓和曲线时会出现高度阀偏离安装位置或其安装座损坏的现象。基于车辆动力学理论,采用SIMPACK动力学仿真软件建立了车辆动力学模型,研究车辆通过曲线段时动力学性能指标的变化规律,进而分析高度阀偏离安装位置等异常现象出现的原因。结果表明:轮轨力的突变发生在缓和曲线过渡段,并且随着缓和曲线过渡段长度的增加轮轨力突变值减小;高度阀偏离安装位置或其安装座损坏主要是由于车辆通过缓和曲线过渡段时产生的异常轮轨力及异常冲击所致,地铁车辆速度为80 km/h时缓和曲线过渡段长度应至少达到3 m。     

40t轴重下曲线半径与轮轨磨耗及疲劳损伤的关系

轮轨磨耗及滚动接触疲劳损伤是影响大轴重列车运行安全的重要因素,本文基于多体动力学软件UM建立了40 t轴重重载货车动力学模型,从轮轨磨耗、疲劳损伤2个角度,研究曲线半径对40 t轴重货车通过曲线时动力性能的影响,给出最小曲线半径的建议取值。研究结果表明:货车在曲线上运行时,轮轨磨耗和疲劳损伤均在小半径曲线上更严重;与400 m曲线半径相比,曲线半径800 m时轮轨磨耗降低68%,轮轨间出现轮缘接触的频次得到有效控制;曲线半径1 200 m时轮轨磨耗和疲劳损伤分别降低80%,58%,滚动圆外侧10~30 mm内基本不再出现疲劳损伤。建议最小曲线半径一般情况下取1 200 m,困难情况下取800 m。