列车—桥梁相互动力作用下轮对横向运动规律

基于蠕滑理论,研究单个轮对在轨道方向不平顺激励下简化的轮对横向力和轮对横向运动微分方程,并得到轮对横向运动的解析解。分析表明,根据几何学推导的自由轮对蛇行运动解是上述轮对运动微分方程的齐次解,而轮对所经过的轨道方向不平顺是其特解。齐次解将因阻尼而很快衰减,而特解则决定了系统稳态响应特征。采用整车模型的动力仿真计算也表明在不发生蛇行失稳的正常运营车速下,轮对横向运动轨迹与轨道方向不平顺的趋势基本一致。按蠕滑理论得到的轮对蛇形波长与车速无关,这与蛇形波理论一致,但2种理论在蛇形波的波长和波幅的随机分布特性上还有差异。车桥耦合振动分析也表明轮对横向运动轨迹和轮对横向力主要受轨道不平顺的影响,而受桥梁振动的影响较小。     

铁路货车通过曲线轨道时的非线性运动稳定性研究

根据直线轨道上非线性车辆系统蛇形运动的极限环和曲线轨道上车辆的动态特性,给出曲线轨道非线性车辆系统蛇形运动的极限环,并计算出货车的非线性临界速度,分析曲线半径和外轨超高对货车非线性临界速度的影响。结果表明:在大锥度、横向位移激扰、轮对冲角等因素的作用下,货车轮对在曲线轨道上易出现蛇形失稳,并且在蛇形失稳时轮对的横向振荡剧烈,蛇形波长为3.6 m;与直线轨道上的极限环不同,曲线轨道上非线性车辆系统相对轨道中心线而言,具有2个稳定的极限环;当重载货车空车通过半径600 m、超高55 mm曲线轨道时,其非线性临界速度为76.4 km.h-1,低于直线轨道上的临界速度,说明曲线轨道的半径和外轨超高对车辆非线性临界速度有明显的影响,而且半径和超高越大,临界速度也越高,但当半径和超高增加到一定程度,临界速度不再随之增长。     

转臂式轴箱转向架一系悬挂等效定位刚度的分析

转向架一系悬挂横向刚度对车辆动力学性能及轮轨磨耗有重要影响。文章将轮对和两侧转臂轴箱作为一个整体进行研究,计算了转臂式轴箱转向架的一系横向定位等效刚度。得到了轮对在横向力作用下的轮对横摆、侧滚和摇头运动关系,它随轴箱定位刚度和结构尺寸参数的变化而变化。建立了2个转向架动力学仿真模型,其一系悬挂分别为转臂式轴箱结构定位和进行等效刚度计算后的简化定位结构。比较了两者的直线稳定性和曲线通过性,验证了轮对滚摆运动关系和横向等效刚度计算的可信,说明运用等效刚度建模仿真可行。     

考虑冲角影响的改进脱轨准则

根据轮对的准静态平衡方程确定车轮脱轨的临界条件.定义横向蠕滑力与法向力之比为等效摩擦系数,研究冲角和摩擦系数对脱轨临界状态时等效摩擦系数的影响规律.结果表明:轮缘接触侧和踏面接触侧的等效摩擦系数均与冲角呈现明显的反曲函数特征.通过以Boltzmann反曲函数拟和等效摩擦系数与冲角及摩擦系数的关系,提出了考虑冲角、摩擦系数及轮缘角影响的改进脱轨系数判别公式和轮重减载率公式.改进的脱轨系数判别公式不失Nadal脱轨准则的简洁性,改进的轮重减载率公式能够考虑作用于轮对上的横向力和垂向力的影响.改进公式的准确度受轮缘角和摩擦系数的影响不大,对不同的轮轨踏面配合及不同摩擦系数均可提供满意的脱轨判别限值.     

车轮高阶不圆对轮对蛇行运动和等效锥度的影响

根据自由轮对蛇行运动特征,推导出与轮对横移、摇头相关的3个一阶微分方程。该方程得到的蛇行运动与二阶微分方程(与轮对横移相关)得到的结果一致,同时结合Klingel公式也得到一致的等效锥度曲线。分析国内4种轮轨匹配在不同速度下的等效锥度、蛇行波长和蛇行频率,给出轮对横移3mm下自由轮对蛇行频率数表,得到自由轮对蛇行波长不随运行速度变化的特性。根据实测的车轮踏面名义滚动圆处圆周方向不圆曲线,得到车轮高阶不圆度。将其代入轮对蛇行运动公式中,得到车轮高阶不圆下轮对蛇行运动特征。结果表明,车轮在0.1mm径跳20阶高阶不圆下对轮对纵向速度和摇头角速度影响明显,对轮对横移量和摇头角度影响不明显。因此,对自由轮对蛇行频率和等效锥度影响也不明显。     

高速万向轴式动力式有限环振幅曲线特性的研究

给出了高速万向轴式动力车非线性横向稳定性的计算模型，用数值分叉方法研究了不同轮对激扰时动力车轮对蛇形运动极限环振幅曲线稳定以及不同稳定部分的特性，并分析了二系抗摇头阻尼的影响，结果发现共限制速度有可能与不稳定部分有关，建议选择轮对大位移激扰来分析机车车辆非线性稳定性。     

列车蛇形运动状态下轮轨接触特性分析

为了分析列车在蛇形运动状态下轮轨接触区域的形状、面积、轮轨接触应力和Mises应力的特性,根据有限元理论并结合ANSYS有限元软件,建立包含一个轮对的轮轨系统有限元模型,计算分析轮轨接触特性与轴重和轮对摇头角之间的关系,计算结果表明:轮对摇头角对接触特性的影响不是很明显,而轴重和轮对中心横移量对轮轨接触斑的面积和形状有着显著的影响;接触斑的形状不同于用Hertz理论得到的椭圆形接触斑。     

基于轮轨线性相互作用假定的车桥相互作用理论及应用

研究车桥耦合系统中轮轨相互作用关系问题。以刚体动力学方法建立车辆子系统模型,有限元法建立桥梁子系统模型;假定车辆轮对与钢轨之间在竖向上服从轮轨密贴假定,在横向上服从Kalker蠕滑理论;并在计算横向蠕滑力时考虑轮对锥形踏面和恒定法向力;以轨道不平顺为系统激励;建立车辆-桥梁统一的线性动力平衡方程组。利用上述轮轨线性相互作用假定,以SS8单节机车通过单跨32m简支梁为例,计算各轮对横向运动的时域及频域响应;讨论轮对蛇形运动波长、波幅的影响因素;分析桥梁横向振动、横向轨道不平顺以及车辆系统横向振动三者的关系;并验证轮对蛇行波假定的正确性。     

基于图像处理的车辆轮对等效锥度研究

提出一套基于双目视觉系统的轮对踏面自动检测及等效锥度计算系统。系统采用激光光源,通过CCD相机获取镟修轮对的踏面图像,对图像采用灰度化、滤波、边缘检测、分割、膨胀、腐蚀等处理方法,获取踏面轮廓参数,采用Simpack与Microsoft Visual Studio软件相结合,改进并简化UIC 519计算方法,实现轮对的等效锥度计算。该系统提高了车辆轮对等效锥度的计算效率与精度,有助于优化镟修轮对检测流程,保障车辆运行安全。     

转K2型转向架交叉杆磨耗和安全链圆销丢失的原因及建议

1　前言为了适应铁路货车提速发展的需要 ,我国近年开发研制了转K1、转K2 、转8G、转8AG 型交叉支撑转向架 ,通过运用和考验证明 ,采用交叉支撑装置 ,不仅提高了转向架的抗菱刚度 ,减少了轮对与转向架的蛇形运动 ,提高了转向架的蛇形失稳临界速度 ,增加了货车直线运行的稳定性     

时速160 km的国外低地板铰接动车组严重晃动问题测试研究

针对国外某型号低地板铰接动车组存在的车体严重晃动、平稳性指标超标以及由此导致的限速运营问题,开展了轮轨接触关系和悬挂系统振动传递情况的线路测试。采用实车线路运行视频监测方法,对车体的运行姿态、悬挂系统振动传递、结构模态及轮对振动等进行了综合分析。结果发现,轮对低频蛇行通过悬挂系统传递给车体,激发出车体的刚体摇头和结构菱形模态耦合振动,从而导致平稳性指标超标。车载视频监测方法发现轮对确实存在1 Hz低频大幅值蛇行运动,空簧变位显著,即视觉上捕捉到了轮对蛇行与车体摇头的关系。经过分析和测试验证,改进的踏面镟修廓形可以改善轮轨接触关系,控制轮对蛇行运动,避免车体异常晃动,保证车辆运行的平稳性。     

踏面磨耗及其对轮轨接触几何关系的影响

对运营中的若干列某型号动车组踏面参数进行了跟踪测试,从统计学角度对踏面磨耗规律进行了分析,计算了踏面磨耗对轮轨接触几何关系和等效锥度的影响,对旋轮前后车辆运行平稳性指标进行了对比。结果表明,踏面不旋轮运营一段时间后与标准踏面差别较大,轮轨接触几何呈非对称,而旋轮能有效改善车辆的动力学性能。     

客车轮对故障统计分析与改进建议

对客车轮对踏面剥离和圆周磨耗故障情况进行了分析,认为踏面制动形式的转向架其轮对故障以圆周磨耗为主,盘形制动形式的转向架其轮对故障以踏面剥离为主。     

高速客车轮对动力学性能的比较

为了比较不同车轮踏面及轮对内侧距对高速客车动力学性能的影响,首先采用改进轮轨接触几何关系算法分析了不同情况下的静态轮轨几何接触关系,然后通过车辆/轨道耦合动力学模型,对高速客车蛇行临界速度、运行平稳性和曲线通过性能进行了动态仿真计算。数值计算中,主要考察了LM、LMA、S1002和XP55等4种车轮踏面和轮对内侧距由1350 mm到1360 mm变化的情况。结果表明,车轮踏面形状和轮对内侧距对高速客车动力学性能有重要的影响,且LMA型车轮踏面与1353 mm的轮对内侧距匹配具有较好的动力学性能。要确定合适的车轮踏面和轮对内侧距,须从轮轨接触关系的变化出发,综合评估车辆动力学性能。     

驾驶模式对轮对异常磨耗的影响

南京地铁车辆轮对磨耗情况严重.原因除轮、轨匹配的因素外,还发现制动系统可能存在过度的问题.通过不同驾驶模式下踏面外形的对比,分析认为:踏面凹陷磨损的问题和制动过于频繁有一定关系,要改善踏面凹痕磨耗还需要从轮轨接触面考虑,为彻底解决异常磨耗问题,只需要设计踏面外形.     

车轮耦合方式发展及其导向机理

详细分析了传统轮对、独立旋转车轮及耦合轮对等3种不同模式轮轨系统的导向机理,认为传统轮对虽然存在蛇行运动,但其自身却具有直线上的自动对中能力和曲线上的自动导向能力．应用也较广;独立旋转车轮虽然不存在蛇行运动．但在直线上的自动复原能力不如传统轮对．近年来在城市轨道车辆上被广泛采用;耦合轮对兼具前二者的优点．但其工程化尚有难度,相信不久的将来会成功地应用于铁道车辆中。     

轮对参数自动检测新装置

介绍一种自动测量铁路车辆轮对参数并实现计算机自动化管理的新装置,详细论述了新装置的结构、工作原理和测量方法。该装置融合结构光视觉传感技术、步进驱动技术、图像处理技术以及各种先进的测试和控制技术,实现了包括轮对外形尺寸、踏面擦伤和剥离等多个参数的全自动非接触测量,显著提高了工作效率和轮对测量精度。     

铁路货车轮对在线综合检测系统研究

针对重载铁路车辆轮对磨耗随重载和提速的发展日趋严重问题,提出构建铁路货车轮对在线综合检测系统。系统能够在线自动检测车辆的轮对尺寸和踏面擦伤,获得轮对尺寸参数及踏面擦伤和图像预警信息。对系统组成和功能、综合检测算法及环境适应性等方面进行分析,加入仿射算法补偿检测精度,通过磨耗预测算法模型及数据融合判别算法研究,提升系统可靠性、准确性、预见性及综合性。系统可实现轮对故障的提前预警,以期为维修人员进行轮对维护和检修提供有效信息支持和决策参考。     

米轨内燃机车车轮踏面剥离现象研究

DF21型机车是专门为昆明铁路局米轨铁路制造的C0-C0轴式内燃机车，为了适应该线路的复杂曲线，采用了自导向径向转向架，目前共有12台机车投入运用。第1批2台机车于2003年4月投入运用，至2004年8月2台机车运用约15万km之后，都相继出现中间轮对踏面严重剥离的现象，通过采取相应整改措施，目前所有12台机车运用里程均已超过25万km，中间轮对踏面仍保持良好状态未再发生剥离，现对这一现象的机理和整改措施进行详细分析。     

采用下摇枕转向架的车辆横向稳定性研究

对采用下摇枕结构转向架的车辆进行了线性和非线性稳定性分析后得出如下结论:车辆失稳模态为构架与轮对同频同相振动的转向架蛇行模态,随着车轮踏面磨耗,车辆横向稳定性降低;当一系水平刚度减小时,轮对蛇行模态的自然阻尼减小;当牵引杆纵向刚度降低时,构架横向振动模态自然阻尼减小,横向稳定性降低。轮对水平定位刚度和旁承摩擦因数以及牵引杆纵向刚度对下摇枕结构车辆横向稳定性具有显著影响,三者中任一参数的变化都会影响到整车横向稳定性。