轮轨接触应力数值计算分析

介绍了一种轮轨接触应力的数值计算方法，可求算任意轮廓形的接触应力值，同赫兹理论比较其更符合实际，本文结合我国铁路机车运用的ＴＢ型锥形踏面车轮和ＪＭ型磨耗型踏面车轮进行分析计算。     

轮轨接触应力的研究

用赫兹理论和弹性力学的公式对轮轨接触应力进行了详细的计算，给出了我国电力机车、内燃机车、客车和货车车轮的标准型踏面和不同磨耗半径的磨耗形踏面与标准型钢轨接触时的轮轨表面接触力、轮轨内部剪切应力、车轮轮缘要部接触应力的数值解，并研究了影响轮轨接触应力的各种因素，本文还用光测力学的方法对轮轨动态接触应力进行了研究。这些成果对于研究轮轨接触强度，分析轮轨踏面的剥离、轮轨磨耗以及轮轨型面的优化都提供了理论依据。     

轮轨接触应力问题的安定性分析

轮轨的相互作用实际上是反复载荷作用下的接触问题，根据Ｍｅｌａｎ定理从理论上对轮轨接触应力问题进行了安定性分析，并得到了轨头内残余应力可能存在的形式，同时，应用三维非赫兹动接触应力的计算软件ＣＭＥＥ，从数值上对轮轨接触应力问题进行了安定性分析。     

轮轨接触应力的有限元计算

为了得到精确的数值解,应用弹塑性理论及大型有限元软件ANSYS对轮轨接触应力进行了有限元计算,同时对建模、单元选择、网格划分、参数确定等计算过程进行了说明,得到了不同轴重(1t~30t)时轮轨塑性区尺寸、接触斑形状、Mises当量应力最大值及轮轨接触面压应力随轴重的变化规律。     

表面粗糙度对轮轨接触的影响

表面间的接触实质上是粗糙表面微凸体间的相互作用，而微凸本的变形方式取决于其分布规律，几何形状及所承受载荷大小，本文利用粗糙表面弹－塑性接触模型研究了表面粗糙度对轮轨接触应力和真实接触面积的影响，并通过数值计算得到影响关系曲线。     

大功率机车轮轨接触应力计算分析

轮轨关系是大功率机车车轮国产化的重要研究内容。轮轨接触应力分析是轮轨接触问题的基础。大功率机车轮对在运行过程中相对钢轨断面产生不同横移,直接影响轮轨接触应力。应用轮轨非线性接触理论及并行计算技术,构建大功率机车轮轨接触应力分析的大规模有限元模型,并在中国科学院研究生院计算地球动力学实验室的网络集群并行计算环境下完成有限元计算,研究了轮对横移量对大功率机车轮轨接触应力影响。计算结果表明,轮对不同横移时,车轮踏面内均出现塑性变形,塑性变形从车轮踏面内约6 mm处延伸至接触表面。轮轨接触斑的横向长度与接触面积随轮对横移量的变化有着相同的变化规律。随着横移量的改变,多数情况下的轮轨接触斑形态与Hertz理论的椭圆假设有较大差别。     

大轴重轮轨接触应力与踏面和轨顶曲率的关系

对美国６３．５ｔ，８６．２ｔ，９０．７ｔ，１１３．４ｔ货车运行于各种轨顶钢轨的轮轨接触应力和几何尺寸进行了理论和设计分析。结论认为，钢轨顶面半径和车轮踏面断面半径的初始范围最好分别为３８１－５０８ｍｍ，５５９－７６２ｍｍ。     

轮轨接触区应力-变形状态的计算

介绍了用有限元模拟计算法评估车轮与钢轨在接触区应力-变形状态的程序和结果。     

一种通用的轮轨两点弹性接触的计算方法

介绍了一种通过查三维弹性模型数表来求解轮轨接触问题的方法,该方法可以考虑两点接触对车辆运行性能的影响,包括轮对冲角的影响。通过算例,对比分析了三维两点接触模型和二维模型对磨耗数和脱轨系数的影响情况,并对求解轮轨接触问题的查表法和在线计算法的优缺点进行了研究。     

连续测量轮轨接触位置装置的开发

对车辆脱轨安全性进行的评价一般依据脱轨系数进行,但难以作出确切的评价.针对这一问题,本文介绍了能够对轮轨接触位置等参数进行连续测量的装置.该装置不仅可以测量轮轨的接触角和横向蠕滑力,还能修正轮轨横向力,得到的数据具有较高的可靠性.     

轮轨接触面形状与切向力特性的关系

介绍了轮轨间切向力的测试结果,给出了提高车辆曲线通过性能的建议.     

基于轮轨接触关系的高速道岔转辙器钢轨廓形打磨方案北大核心

为提升车辆通过高速道岔时的运行平稳性,基于迹线法建立车轮与道岔钢轨接触几何计算模型,分析车辆通过道岔转辙器时的轮轨接触点对分布特性,发现轮轨接触位置不集中和突变是降低车辆运行平稳性的主要因素。以降低接触突变幅度为原则提出转辙器钢轨廓形打磨方案,并基于轮轨接触几何模型和车辆-道岔多刚体动力学模型,对道岔钢轨打磨的效果进行研究。结果表明:钢轨廓形打磨能有效降低道岔区轮轨接触不平顺和等效锥度,利于提升车辆的运行平稳性;打磨后轮轨横向力、车体横向加速度、脱轨系数的最大值分别降低了39.5%、7.4%、41.7%,该廓形打磨方案对提升道岔服役性能效果明显。     

车桥耦合振动中2种轮轨接触模型的比较分析

将车桥耦合系统分为车辆和桥梁2个系统并分别给出二者的振动方程,采用迭代解法对方程进行求解,分析轮轨之间弹性接触和密贴接触对车桥系统动力分析结果的影响。结果表明:密贴接触模型取的时间步长比弹性接触模型取的时间步长大,密贴接触模型迭代时间步长为0.001 s时收敛,而弹性接触模型迭代时间步长要0.000 1 s才收敛。在同样时间步长0.000 1 s条件下,弹性接触模型的收敛迭代次数为9次,而密贴接触模型的收敛迭代次数为4次;在计算桥梁的动力响应时,弹性接触模型和密贴接触模型的计算结果比较接近,也和实测值接近,但密贴接触的计算工作量较小,收敛快;而在计算列车的竖向加速度、轮重减载率和脱轨系数时,弹性接触模型的计算结果比密贴接触模型的计算结果大。分析认为用弹性接触模型比较符合实际。     

北美轨道交通市场PTC系统

对北美市场主动列车控制(positive train control,PTC)系统进行简要概述,包括市场背景介绍、系统需求和功能描述,通用系统架构定义等;另外,介绍目前的美国市场主流产品和供应商,重点介绍ACSES和I-ETMS两种产品以及不同的技术发展线路;基于美国轨道交通协议于2017年底发布的统计数据,介绍PTC系统目前的市场应用情况以及发展前景;最后,对比PTC、CBTC和ETCS不同的技术标准之间的差异和共同点,并参考主流商业产品提出产品商业化的思路。     

城市轨道交通直流断路器触头烧损情况检测新方法

直流断路器触头烧损会降低断路器的载流能力,现常采用测量静触头底座至动触头羊角间距离及接触电阻的方法进行触头烧损情况检测。但这些方法不能完全反映触头烧损情况。提出了通过测量触头接触面积来判断触头烧损情况的检测新方法。实践验证结果显示,该方法简单直观、便于操作、准确性较高,可作为触头烧损情况的辅助检测手段。     

DQ45型钳夹车钳形梁试验耳孔应力分布不均的有限元研究

叙述了DQ45型钳夹车静强度试验时其钳形梁同一车耳孔处应力内外偏差较大、分布不均的现象。应用有限元分析技术,通过倾斜连接销的角度模拟试验承载装置上的车耳孔同轴度偏差,从理论上验证了试验承载装置上的车耳孔同轴度发生偏差是引起耳孔处应力内外偏差较大、分布不均的主要原因。