高速动车组车轮踏面镟修策略研究

车轮踏面镟修策略主要包括车轮镟修周期的制定和镟修用车轮踏面外形的制定。通过对高速动车组振动性能和车轮磨耗状态的长期跟踪测试,确定高速动车组车轮镟修策略的制定原则和评价方法。在此基础上,结合京津城际铁路CRH3C型动车组典型振动性能、车轮外形和磨耗状态的实测数据,研究高速动车组的车轮镟修周期;对比分析国外镟修用车轮踏面外形制定方法,设计出18种高速动车组镟修用车轮踏面外形,并对现场最为需要的28,29和30mm这3种薄轮缘外形的车轮进行轮轨接触几何关系和动力学性能仿真计算。结果表明:高速动车组镟修策略应从高速动车组的运用状态、主要运营线路和车辆设计参数3个方面综合考虑;京津城际铁路CRH3C型动车组车轮镟修周期可定为30万km;轮轨接触几何和动力学仿真验证了为CRH3C型动车组新设计的镟修用薄轮缘车轮的临界速度均在400km.h-1以上,其运行稳定性与原型车轮相差不大。     

XP55-28经济型镟修踏面外形设计及动力学性能验证

对于CRH5型动车组所采用的XP55型车轮踏面外形,在经过120万km以上的运营后检修时,如按原型踏面外形镟修,不仅镟修量较大,且减少车轮使用寿命。本文通过对上千个在不同线路运行120万km后的车轮进行外形测量,对其轮缘斜面磨耗、轮缘厚度、轮缘高度、等效锥度等数据进行统计分析,设计了XP55-28经济型镟修踏面;利用多体动力学软件SIMPACK建立CRH5型动车组模型,分别从轮轨接触几何关系、车辆系统蛇行运动稳定性、车辆直线轨道运行平稳性、车辆曲线通过安全性等方面对采用XP55-28经济型镟修踏面的车辆与采用XP55型踏面的车辆进行对比。结果表明:二者轮轨接触几何关系相同,各项动力学性能指标均满足运营要求。     

基于动车组横向稳定性的等效锥度限值研究

轮轨接触几何匹配关系直接影响动车组的振动性能,轮轨接触不匹配可造成动车组构架横向加速度报警、车体晃车等问题。通过对镟修后初始等效锥度和车体晃车进行研究,提出镟修后初始等效锥度限值,评价镟修质量。通过对服役动车组等效锥度的跟踪、镟修到限等效锥度分布范围与报警轮对等效锥度值的统计,提出LMA、LMB、LMC、LMD型4种车轮踏面不同速度级的服役等效锥度限值,评估动车组横向稳定性。根据等效锥度限值对车轮进行管理可以控制轮轨型面与接触关系,有效缓解构架横向加速度报警与车体晃车问题,实现车轮状态修,提高镟修经济性。     

CRH5型动车组车体异常抖动原因分析及对策

针对哈齐(哈尔滨—齐齐哈尔)客运专线CRH5型动车组车体异常抖动的情况,调查了异常抖动的车辆状态和抖车区段的线路情况,计算分析了轮轨匹配等效锥度和轮轨接触几何关系。结果表明:随着车辆运行里程增加,车轮踏面凹形磨耗越来越严重,加之钢轨廓形打磨不到位使得轨距角凸出,致使轮轨匹配等效锥度达0.3以上,轮轨接触几何关系不良,车体出现6～8 Hz的高频振动。通过车轮镟修和钢轨打磨可有效降低轮轨匹配等效锥度,改善轮轨接触几何关系,解决动车组异常抖动的问题。     

高速铁路动车组车体抖动问题分析与整治

针对某高速铁路动车组车体抖动问题,采集不同线路工况下车体振动加速度及平稳性数据、不同磨耗车轮踏面及打磨前后钢轨廓形,研究不同线路工况、车轮踏面和钢轨廓形对动车组车体振动特征影响,研究镟轮后不同时期车轮踏面和打磨前后钢轨廓形匹配下轮轨几何接触关系。同时,采用实际线路及动车组车辆参数,基于多体动力学软件Simpack建立包含实测车轮踏面和钢轨廓形的车辆-轨道耦合系统动力学模型,计算车轮镟修和钢轨打磨对车辆关键动力学指标的影响。研究结果表明:该高速铁路动车组车体抖动主要发生在隧道工况内,体现为垂向和横向的综合异常振动;随车轮踏面磨耗增加,实测车体振动加速度逐渐增大,轮轨接触关系逐渐恶化,与未廓形打磨钢轨匹配时尤为明显;钢轨打磨可以有效抑制等效锥度随车轮踏面磨耗增加的不断增大,有效改善轮轨接触关系。车轮镟修和钢轨廓形打磨均可降低等效锥度,有效整治高速铁路动车组车体抖动。     

LMD薄轮缘踏面经济性与动力学性能的研究

通过对某CRH1型动车组进行8次车轮外形测量及磨耗跟踪测试,分析其轮缘厚度与等效锥度等主要参数,设计了LMD系列薄轮缘踏面。利用多体动力学软件UM建立CRH1型动车组系统动力学模型,对LMD薄轮缘踏面分别从车辆临界速度、车辆稳定性、车体平稳性、小曲线和道岔通过性等动力学性能进行分析,并与LMD原型踏面对比。研究结果表明:LMD系列薄轮缘踏面在经济性方面有较大提高,各项动力学性能指标均满足运营要求。     

LMD型薄轮缘踏面经济性旋修的研究

对某CRH1动车组的车轮外形测量及磨耗跟踪测试,并分析其轮缘厚度与等效锥度等主要参数,设计了LMD型薄轮缘踏面。利用多体动力学软件建立CRH1型动车组系统动力学模型,对LMD型薄轮缘踏面分别从轮轨关系、车辆稳定性和平稳性动力学性能进行分析并与LMD原型踏面对比。结果表明:LMD型薄轮缘踏面在运用过程中维护成本降低,并且动车组的各项动力学指标均符合运行安全的要求。     

京津城际动车组转向架横向失稳报警故障探讨

对京津城际发生转向架横向失稳报警故障的动车组进行车轮踏面廓形测试,并在京津城际全线对列车进行构架横向稳定性测试,调研试验线路情况。结果表明,发生故障的车辆车轮存在凹型磨耗,发生故障的区段的钢轨磨耗严重,导致轮轨关系恶化,增加了发生转向架横向失稳报警的可能性。提出对故障报警车辆进行车轮镟修以及对报警区段钢轨进行打磨的解决措施。     

京津城际CRH_(3C)型动车组构架横向加速度报警原因分析

从京津城际铁路CRH3C型动车组构架横向加速度报警现象入手,分析了报警的产生原因,同时结合京津城际CRH3C型动车组运行特点,总结了轮对轮缘偏磨发展的趋势,探讨了轮缘厚度差值对横向加速度报警的影响。最终确定了轮缘偏磨和等效锥度的正相关性,提出了通过控制轮对轮缘厚度差值、对钢轨打磨等减少动车组构架横向加速度报警的建议。     

构架报警动车组运行稳定性的线路试验研究

服役动车组多次出现构架失稳报警。为评估报警时的运行安全,制定对应措施,组织了专项试验,采用轮轨力的试验方法研究构架报警时的运行稳定性和横向稳定性问题。通过将报警车轮制作成测力轮对,测试构架报警时的轮轨作用力和振动特性;通过建立仿真模型,开展计算分析,结合线路测试数据统计,综合分析构架横向失稳时的列车运行安全性。通过长期跟踪动车组车轮踏面磨耗状态,分析轮轨等效锥度与构架报警关系,提出了根据轮轨等效锥度实施动态旋修,减少构架报警的措施;结果显示:动车组构架报警时,列车有一定的安全裕量;在线路条件不变的情况下,轮轨等效锥度超过0.35mm后易出现构架报警,根据轮轨等效锥度可以评估服役动车组的横向稳定性,根据轮轨等效锥度实施动态旋修可有效减少构架报警。     

基于实测钢轨廓形的轮轨匹配等效锥度对比研究

为了系统对比我国高速铁路轮轨型面匹配特性,在京沪、武广、哈大、兰新、贵广、丹大等6条高速铁路选择典型地面测点和16列动车组车轮进行为期2年的现场测试。分别应用LMA、S1002CN、LMB-10和XP55车轮踏面与不同线路钢轨实测廓形匹配,分析不同钢轨廓形对等效锥度的影响。基于实测钢轨廓形和车轮踏面廓形开展轮轨匹配等效锥度计算,对比分析3种主型平台动车组车轮踏面与不同线路钢轨廓形匹配的等效锥度差异,描绘出主型平台动车组镟轮初期和镟轮末期的等效锥度变化范围,并提出下一步轮轨型面匹配研究的重点方向,不断探寻最优的轮轨匹配空间,为不同线路控制合理的轮轨匹配状态提供支撑。     

LMD车轮外形的直径旋修量影响因素及对应措施研究

车轮直径旋修量由单次旋修的车轮旋修量,轮辋旋修次数决定。单次旋修量由旋修方法,旋修时的目标外形决定,而旋修次数由车轮轮踏面的磨耗规律及旋修周期决定。通过理论分析和旋修验证,分析了CRH1型动车组系列LMD系列薄轮缘外形的单次直径旋修量偏大原因;统计分析了东南沿海26列CRH1型动车组轮缘踏面磨耗规律,以及旋修过程的轮径差、径跳、直径旋修量,轮径差等参数,在此基础之上预测了不同旋修方法的车轮使用寿命。研究结果显示:LMD系统薄轮缘外形是造成直径旋修量偏大的原因之一;依据既有车轮磨耗规律和旋修方法,CRH1型动车组车轮使用寿命均在3.3×106 km以上;通过计算,车轮寿命最大旋修方法为:高级修时车轮恢复为轮缘厚度为30mm的薄轮缘外形;其他服役过程旋修时,车轮外形恢复为与磨耗后轮缘厚度最近的薄轮缘外形,但最小轮缘厚不能小于为28mm。     

动车组小曲线通过轮缘减磨措施深化研究

轮缘异常快速磨耗将造成车轮频繁旋修,恢复车轮轮缘厚度将损失大量轮径,导致轮对提前报废,极大的增加运营成本、影响运营秩序.对某轮缘异常磨耗的动车组与线路开展调研,采用轮轨磨耗测试、轮轨型面匹配分析了轮缘异常磨耗的原因,通过线路试验与仿真分析对轮缘减磨措施进行了研究.研究发现:城际线路小半径曲线多,占总里程比例大,轮缘踏面...     

基于大数据分析的高速动车组车轮磨耗统计分析研究

基于大数据分析思想,通过调用高速铁路动车组检修数据库中的海量车轮镟修记录,利用MATLAB工具自编统计分析程序,对我国2条高速铁路(京沪高铁、京广高铁武广段)运营动车组车轮一个镟修周期内车轮磨耗量进行统计分析。大样本统计分析结果表明,对于同一条高铁线路一个镟修周期内350?km/h速度等级的高速动车组,短编组动车组车轮磨耗量均值高于长编组动车组、CRH380A型动车组车轮磨耗量均值小于CRH380B型动车组、CRH3C动车组车轮磨耗量均值小于CRH380B。不同高铁线路相同类型动车组车轮磨耗量样本统计均值及磨耗量统计分布也不尽相同。研究结论对高铁轮轨关系、高速动车组车辆结构设计具有重大意义。     

动车组车体蛇行失稳机理与影响因素试验研究

个别城际线路出现了多起同型号服役动车组车体失稳问题,且车体失稳随着车轮磨耗越发明显,降低了乘坐舒适性与运营品质.为了研究车体失稳机理并制定控制措施,从轨道测试、车辆测试、研磨子测试、旋修质量、轨道不平顺等多个方面开展了深入的试验研究.研究表明钢轨打磨不到位、研磨子抑制等效锥度增加是造成动车组持续车体失稳的主要原因.依据...     

贵广高速铁路动车组车体异常晃动原因分析及治理

针对贵广(贵阳—广州)高速铁路某型动车组服役过程中出现严重车体异常晃动的问题,通过对晃车区段线路钢轨廓形、车轮踏面的几何尺寸进行测量,结合晃车时车体横向振动加速度的测试结果,研究晃车原因,提出整治措施,并对整治效果进行测试验证。结果表明：车轮踏面磨耗位置异常,导致轮轨匹配等效锥度和接触角差偏低,激发了车体的下心滚摆模态,引起动车组发生一次蛇行,车体出现异常晃动;车轮踏面镟修、更换车轮踏面研磨子后,车轮踏面磨耗区域趋于正常,轮对接触角差未出现正负交替现象,轮对踏面对中能力得到较大提升,横向平稳性及舒适度得到极大改善,较好地解决了该型动车组车体异常晃动的问题。     

高速动车组车体异常振动的试验研究

对某高速动车组的车体异常振动进行了车轮踏面测量、车体振动的在线跟踪测试、调头运营以及镟修前后的车体振动对比分析。轮轨磨耗导致轮轨匹配关系在局部区段发生变化,从而导致等效锥度增大影响了车辆的动力学性能;车体异常振动主要表现为9.5 Hz左右的谐振响应,其中调头运营不能解决车体异常振动的问题,但是镟修车轮却能够有效改善车体异常振动问题。得出车体异常振动的根本原因在于轮轨关系的不匹配,从而导致轮轨激扰向上传递引起车体的局部共振。因此不论镟修车轮还是打磨轨道都可以通过改善轮轨匹配关系最终消除车体的异常振动问题。     

等效锥度曲线非线性特性及影响研究

服役动车组跨线失稳显示转向架横向稳定性不但与名义等效锥度相关,等效锥度曲线非线性特征也对其有很大影响。定义了非线性因子并修正名义等效锥度,得到了非线性等效锥度指标。通过线路试验、仿真分析、主要服役踏面外形的长期跟踪,研究了车辆稳定性、跨线失稳与非线性等效锥度的关系。研究表明:非线性等效锥度结合了轮轨非线性特征与名义等效锥度值,更准确地反映我国动车组服役稳定性演变规律;动车组从哈齐线跨线至哈大线出现转向架失稳,非线性等效锥度过大是导致转向架失稳的原因。通过动车组踏面磨耗跟踪,踏面凹磨将导致非线性等效锥度增加并降低车辆稳定性。     

城际动车组车轮廓形演化特点和原因分析

针对我国某型城际动车组服役过程中车轮磨损速率高问题,开展车轮型面和研磨子影响研究的现场试验.第1阶段涉及多列动车组,使用LMA型面和持续高压作用的高硬度研磨子,第2阶段涉及1列动车组,第1镟修周期仅将半列车更换为LM型面,第2镟修周期进一步在全列车使用间歇低压作用的低硬度研磨子.结果表明,第1阶段城际动车组车轮磨耗不同于干线动车组,第2阶段2种型面的磨耗不存在本质差异,但更换研磨子材质和工作模式降低车轮磨耗速率.基于第2阶段数据,建立一种计算研磨子和轮轨接触对车轮磨耗方法,发现车轮名义滚动圆处由研磨子引起的磨耗速率在第2阶段的第1和2镟修周期分别为0.12 mm/万km和0.02 mm/万km,轮轨接触引起的磨耗速率为0.08 mm/万km.     

基于磨耗的高速铁路轮轨接触关系研究

在对京沪高铁开展轮轨型面跟踪测试的基础上,分析LM_A和LM_B车轮型面分别与60D钢轨型面匹配时的轮轨磨耗特征;利用数值仿真手段,研究磨耗后不同轮轨型面匹配组合下的轮轨接触范围与钢轨光带宽度和等效锥度的关联性;通过分析钢轨光带宽度与等效锥度的关联性,结合名义等效锥度限值,研究避免高速动车组运行过程中出现典型异常振动问题的钢轨接触光带合理范围。结果表明:高速铁路的钢轨磨耗远小于车轮磨耗;直线区段钢轨磨耗主要分布于钢轨顶弧中心附近,轮轨接触宽度与钢轨光带宽度相对应;钢轨光带宽度与轮轨匹配名义等效锥度正相关,钢轨光带宽度小于20 mm时易出现动车组车体晃车、大于45 mm时易出现动车组转向架横向振动加速度报警。