高速铁路工务工程前沿基础理论与科学问题——轮轨关系

随着我国高速铁路的不断发展和持续建设,轮轨关系基础理论与应用技术研究也取得了显著进步。本文对国内外在轮轨关系研究,特别是轮轨接触疲劳和轮轨周期性磨耗方面所开展的研究工作和取得的研究成果进行了系统的梳理和总结,同时结合我国高速铁路在实际运营过程中出现的轮轨关系问题,指出目前我国高速铁路轮轨关系领域研究的不足和存在的问题,并对未来需要开展的研究工作及其主要的科学问题提出建议。     

高速铁路基础设施综合维修生产一体化助力铁路健康发展

<正>编者按随着我国高铁营业里程不断增长,设备状态、安全环境不断变化,维修工作量不断增加,既有的铁路养护维修体制和方法已不能完全适应高速铁路发展的要求,建立高速铁路基础设施综合维修管理体系迫在眉睫。2017年10月,中国铁路总公司立项"基础设施维护管理及综合维修体系"改革和发展重大课题;2018年6月,中国铁路总公司立项"工电供专业融合改革体制机制及综合维护管理体系研究"重点课题,组织多方专家共同开展高速铁路基础设施维修生产管理体系的相关研究。     

编者按 高速铁路基础设施综合维修生产一体化助力铁路健康发展

<正>随着我国高铁营业里程不断增长,设备状态、安全环境不断变化,维修工作量不断增加,既有的铁路养护维修体制和方法已不能完全适应高速铁路发展的要求,建立高速铁路基础设施综合维修管理体系迫在眉睫。2017年10月,中国铁路总公司立项"基础设施维护管理及综合维修体系"改革和发展重大课题;2018年6月,中国铁路总公司立项"工电供专业融合改革体制机制及综合维护管理体系研究"重点课题,组织多方专家共同开     

我国高速铁路轮轨关系相关技术探讨

结合我国高速铁路车辆运用实践及试验数据,探讨高速铁路轮轨关系发展中的相关技术。研究高速铁路晃车、横向加速度报警的影响因素,指出车辆晃车与横向加速度报警具有对立统一性,并提出轮轨匹配等效锥度是诱发车辆横向加速度报警的主要原因;阐述高速铁路钢轨波磨及动车组车轮多边形发展的特点及影响因素,初步指出造成钢轨波磨与动车组车轮多边形的原因是轮轨系统不良而诱发的耦合振动,二者具有明显的相生相伴特征;针对目前轮轨关系存在的技术问题,建议开展线路条件下的轮轨关系服役技术研究;为维持良好的轮轨关系,应充分结合动车组运用状态、线路运用状态以及动车组运营组织特点,制定合理的车轮镟修及线路打磨策略。     

高速铁路轮轨关系典型案例研究

针对高速铁路运营过程中出现的高速道岔直尖轨裂纹、弹条断裂、动车组构架横向加速度报警等典型案例进行研究,分析案例产生的原因,介绍采取的相应对策,阐明研究高速铁路轮轨关系的重要性。研究得出:应通过采取加强钢轨状态检查、加强钢轨养护以保持钢轨良好廓形;大力推广应用钢轨打磨新廓形;积极推广使用60N钢轨等措施改善高速铁路轮轨关系。该研究对进一步加强我国高速铁路轮轨关系维护、确保轮轨关系匹配良好,具有指导意义。     

自主化CTCS-3级列控车载设备标准规范研究

CTCS-3级列控车载设备对保证高速铁路行车安全起到至关重要的作用,目前已在我国高速铁路中广泛应用。为满足我国高速铁路技术持续发展和"走出去"战略的需要,中国铁路总公司启动了列控系统设备自主化及技术要求研究。对自主化CTCS-3级列控车载设备标准规范进行深入研究分析,重点包括自主化ATP技术条件、自主化ATP安装规范及高速铁路ATO规范等内容,对我国铁路技术标准规范体系发展具有重要参考意义。随着我国铁路更高等级自动驾驶和下一代列控系统的进一步研究,可以预见,自主化ATP将逐步演进为列控系统的基础平台,承载和集成更多的列控业务。     

高速铁路轮轨关系现场试验方案设计研究

针对我国高速铁路出现的轮轨匹配问题,以车-地联动,时-空统一,动、静结合为原则进行轮轨关系现场试验方案设计,根据我国高速铁路轮轨匹配特点,选取京沪、武广、哈大、兰新、贵广、丹大6条高速铁路开展轮轨关系现场试验。自2016年以来,钢轨静态、车轮静态、车轮多边形、道岔动静态、轮轨耦合振动等测试项目相继开展,初步获取了轮轨状态变化与车辆异常振动的影响关系,积累了大量试验数据,为改善和优化现场轮轨关系问题提供了数据支撑,为进一步完善我国高速铁路轮轨关系技术体系奠定了强有力的基础。     

轮轨力测量在高速铁路轨道检测中的应用研究

随着世界高速铁路的快速发展,高速铁路轨道检测技术已突破传统的轨道几何检测,朝着综合检测的方向发展。结合安装在我国新一代高速综合检测列车CRH380B-002的轮轨力检测系统在高速铁路轨道检测中的实际应用情况,介绍了我国在高速铁路轨道综合检测领域的最新研究进展———基于轮轨力测量的高速铁路轨道检测技术,并提出了一种基于轮轨力测量的高速铁路轨道状态评判方法。基于轮轨力测量的轨道检测技术通过安装在固定车辆(一般为轨道检查车)的连续测量测力轮对测量轮轨之间的相互作用力,从对车辆运行安全性和轨道疲劳寿命影响的角度对轨道状态进行检测,指导轨道日常养护。该技术是高速铁路轨道综合检测的重要组成部分,是对传统轨道几何检测的有效补充和完善,它的投入运用将更好的保障高速铁路的安全运营。     

我国高速铁路钢轨和道岔打磨技术应用与实践

针对我国高速铁路早期由于轮轨匹配不良出现的高铁动车组构架横向加速度报警、抖车、晃车和波磨等现象,提出用钢轨打磨方法解决轮轨匹配不良问题,进行廓形打磨技术研究与实践,改善和优化我国高速铁路轮轨型面匹配关系,从工务方面解决了高铁动车组构架横向加速度报警等问题。通过大量现场调研及实践,提出钢轨和道岔打磨工艺规范及标准,形成了我国高速铁路钢轨和道岔打磨成套技术。     

高速铁路轮轨噪声预测分析

基于高速铁路轮轨噪声机理,对高速铁路轮轨滚动噪声预测方法进行分析。建立高速铁路轮轨噪声预测分析模型,为轮轨噪声的控制提供必要的依据。在探讨列车—轨道相互作用关系、轮轨表面粗糙度、轮轨接触滤波、噪声辐射比、轮轨系统噪声辐射、地面的声反射等问题的基础上,对我国快速客运专线的轮轨噪声进行了数值仿真预测。给出轮轨噪声的频谱特性、距离衰减特性及随运行速度的变化规律。     

中铁物轨道科技服务集团有限公司荣获中国铁道学会科学技术特等奖

<正>近期,中铁物轨道科技服务集团有限公司(简称"轨道集团")代表中国铁物参与的《高速铁路焊轨基地系统技术及研究应用》项目,获得中国铁道学会奖励。中国铁物作为第17完成单位、轨道集团王振强作为第23完成人,获得中国铁道学会科学技术特等奖。《高速铁路焊轨基地系统技术及研究应用》项目是中国铁路总公司重点课题,研究内容包括焊轨基地总体规划、建设规模、装备开发、     

高铁联调联试车辆动力学响应轮轨垂向力评判方法研究

随着我国高速铁路的快速发展,车辆运营速度越来越高,利用轮轨作用力检测技术评价轨道状态成为一种新兴的技术手段。轮轨垂向力检测在发现轨道缺陷、降低轮轨疲劳伤损、延长车辆和轨道相关部件服役寿命等方面具有重要意义。通过高速铁路联调联试轮轨垂向力检测典型案例研究和大量数据统计分析,并参考借鉴国内外相关标准,提出高速铁路联调联试车辆动力学响应轮轨垂向力评判方法,该评判方法在高速铁路联调联试中的应用效果表明,轮轨垂向力相关评价指标能够准确检测轨道缺陷,更科学地指导线路养护维修。     

高速铁路轮轨噪声理论计算与控制研究

轮轨噪声是铁路主要的噪声源。针对高速铁路轮轨噪声辐射问题,综合运用车辆—轨道耦合动力学理论与噪声辐射理论,建立高速铁路轮轨噪声预测模型,应用数值仿真的方法研究高速铁路轮轨噪声产生机理、辐射特性、传播规律以及控制技术。主要研究内容和结论如下。     

高速铁路轮轨系统的最优动力设计原则

发展高速铁路是铁路现代化的必然趋势，也是我国旅客运输走出困境的重大决策，高速行车将强化轮轨间的动态相互作用，对行车安全及轮轨系统寿命产生严重影响，为此，本文基于车辆一轨道耦合动力学理论研究结果，提出了高速铁道机车车辆设计的三条原则和高速铁路轨道结构设计的四项措施，从而确保高速铁路轮轨系统具有总体最优动力性能。     

京沪高速铁路建设方案浅析

京沪高速铁路,这项我国1949年新中国成立以来除了三峡工程以外的第二大工程,被业内外人士广泛关注.尤其对京沪高速铁路是采用"轮轨"还是"磁悬浮"方案,有不同的看法.文中简要介绍了国内外高速铁路的发展状况及京沪高速铁路建设的重要性,对"轮轨"与"磁悬浮"方案进行了技术经济及可行性比较,认为京沪高速铁路宜采用"轮轨"方案.     

高速铁路轮轨硬度匹配试验研究

针对我国高速铁路出现车轮磨耗相对较大的问题,对国内外高速铁路轮轨硬度匹配关系的研究及应用现状进行分析,并在实验室进行3种硬度车轮与3种硬度钢轨的对磨试验,对比分析硬度不同的车轮与钢轨对磨时的轮轨磨损、变形和接触疲劳伤损等。结果表明:适当提高车轮的硬度即提高轮轨硬度比以减轻车轮磨耗较大的问题已成为国际上通行的做法;9组轮轨磨损试验中,轮轨硬度比为0.95∶1~1.15∶1时轮轨总磨耗量较小,轮轨硬度比大于1∶1时,轮轨变形和表面接触疲劳伤损较轻,轮轨硬度比为1.15∶1时轮轨总磨耗量最小,且接触疲劳伤损也最轻;随着车轮硬度的提高,不但车轮的磨耗减小,而且其抗变形能力也显著增加。建议动车组车轮与U71MnG钢轨的硬度比控制在1∶1以上,以解决我国高速铁路车轮磨耗较大的问题。     

高速铁路轮轨形面匹配研究

介绍国内外高速铁路轮轨形面和硬度匹配情况和存在问题。分析总结轮轨接触光带不良带来的危害。通过对钢轨预打磨优化轮轨接触、轮轨硬度合理匹配和新轨头廓形钢轨进行研究,提出预打磨轨头廓形设计、钢轨预打磨的技术要求和需要注意的其他问题,并对钢轨预打磨进行实践和使用评价;提出我国高速铁路新轮与新轨的几何形面不匹配,表现为轮轨接触光带不在设计的轨头踏面中心等结论;建议统一动车车轮形面并开展新轨头廓形钢轨的研发和应用,以改善轮轨接触关系。     

轨道交通轮轨噪声研究进展

轨道交通噪声影响乘客和沿线居民的身心健康,控制轨道交通噪声辐射是当前国家和行业关注的焦点问题之一。轮轨噪声是轨道交通噪声中非常重要的噪声源,是由轮轨表面粗糙度和表面不连续的几何缺陷等激扰产生的轮轨高频振动或曲线轨道产生的轮轨摩擦振动向空中辐射而产生的。研究轨道交通轮轨噪声的产生机理、激扰源和控制方法可促进轨道交通的技术创新与和谐发展,具有重要的理论意义和社会价值。对国内外轨道交通轮轨噪声的研究历史和现状进行综述,主要包括轮轨噪声产生机理、激扰源及控制技术等;并对比了国内和国外的研究状况,指出我国为适应高速铁路和城市轨道交通建设需在减振降噪理论和技术方面进一步重点研究的问题。     

高精度高速连续测量轮轨动态作用力的研究

采用高精度高速连续测量测力轮对是高速铁路联调联试、安全评估、轮轨关系及系统动力学仿真研究的重要技术手段。本文系统地论述高速测力轮对的基本原理以及基于综合误差最小化的设计方法、基于可靠性的制造工艺、基于精度的动静态标定等关键技术,介绍其在0号高速综合检测列车上的应用情况。结果表明,运用该技术的高速测力轮对,可在复杂运用条件下连续得到包括垂向力、横向力、纵向力及轮轨接触位置在内的完整的轮轨作用力学参数,为轮轨动态作用的深入研究创造条件。本文还就如何利用测力轮对改进高速铁路轮轨系统动力学仿真技术进行探讨。     

高速铁路轨道动态质量管理方法

从线路几何尺寸异常突变和乘坐舒适度的要求更高等方面出发,分析高速铁路轨道动态质量管理面临的新问题;从检测数据对比、添乘检查确认和实时监控方面论述线路变化监控分析。针对高速铁路行车舒适度管理,提出建立高速铁路轮轨一体化轨道动态管理机制、加强轮轨关系不良分析和岔区轮轨不良分析措施;针对线路病害,提出加强线路几何尺寸不良与道床病害整治、道岔及线路钢轨修理措施,以期为我国高速铁路线路动态质量管理提供借鉴。