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。     

高速动车组车轮磨耗线路试验研究

车轮磨耗直接影响车辆性能和车轮使用寿命,是高速动车组设计的核心技术,由于影响车辆磨耗的因素复杂多变,目前通过仿真和台架试验尚不能准确预测出高速列车车轮的磨耗特征。通过开展大量高速动车组车轮磨耗线路跟踪测试,从镟修周期、运行速度、气候条件、线路状态等多角度总结分析动车组运行环境对车轮磨耗的影响及其演化规律;针对实际运用中出现的轮轨匹配不良问题,设计了新型高速动车组车轮踏面,使其线路适应性更强,并批量应用在我国自主设计的中国标准动车组上,运用效果良好。     

地铁车辆轮缘润滑对车轮磨耗的影响

为了研究轮缘润滑对车轮磨耗的影响效果,对国内某地铁线路安装轮缘润滑器的列车和未安装轮缘润滑器的列车的车轮磨耗进行了跟踪测试。结果表明,该线路地铁车轮轮缘磨耗分布在-40~-30 mm位置范围内,主要集中在轮缘根部,踏面磨耗分布在-30~60 mm位置范围内;轮缘润滑对车轮的轮缘厚度、轮缘高度及踏面磨耗速率影响较小,且对踏面为LM30的拖车轮缘磨耗速率的影响也较小,但能极大地减缓踏面为LM32的动车和拖车车轮轮缘磨耗。仅在动车上安装轮缘润滑器时,减磨效果能达到24%,而在整列车(包含动车和拖车)安装轮缘润滑器时,减磨效果则能达到36%。针对所调查的地铁线路实际情况,建议整列车均保留轮缘润滑器。     

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。     

车轮踏面凹形磨耗对动车组车辆运行性能的影响

基于武广线上运行的某高速动车组车轮的磨耗状态的跟踪测试,发现车轮踏面以凹形磨耗为主。对不同运行阶段实测车轮踏面磨耗状态进行分析,研究磨耗车轮与钢轨接触时的接触几何参数。根据线路上实际运行动车组性能参数,运用SIMPACK软件包完成车辆系统动力学模型,对比分析S1002CN车轮与实测踏面车辆的运行稳定性、平稳性及安全性指标,研究车轮踏面凹形磨耗对列车动力学性能的影响。研究结果表明:车轮踏面凹形磨耗将导致转向架及轮对横向加速度急剧增大,车辆稳定性、平稳性将有所降低,凹形磨耗是引起转向架横向报警的直接原因。     

高速铁路轮轨硬度匹配研究及方向探讨

针对我国高速铁路轮轨关系中钢轨磨耗小、车轮存在凹磨和多边形磨耗、车轮镟修周期短和维护成本高等问题,从轮轨硬度匹配角度,开展轮轨材质硬度摩擦磨损小比例试验、现场轮轨磨损规律测试试验、轮轨磨耗仿真计算等研究,对轮轨硬度匹配指标和方案进行探讨。研究结果表明,轮轨硬度比控制在1.00∶1.00以上,可有效减小车轮磨耗;提高车轮硬度,可抑制和减缓多边形磨耗的产生。建议适当提高我国应用车轮的硬度,推广我国自主研发的强韧性兼备高硬度车轮,延长车轮镟修周期,节约养护维修成本。     

我国典型高速铁路轮轨型面变化规律及匹配特性

为系统掌握我国高速铁路轮轨型面变化及匹配特性,在京沪、武广、哈大、兰新、贵广、丹大等6条典型高速铁路上,选择172个钢轨型面测点和6列动车组的384个车轮,进行为期2 a的现场测试。基于实测数据,应用数理统计方法分析钢轨和车轮的磨耗特性,并使用实测钢轨型面进行1个镟轮周期内的轮轨匹配等效锥度分析。结果表明:高速铁路曲线半径大于2 495 m时,直线和曲线钢轨磨耗速率基本相当;对于年通过总重小于11 Mt的线路,钢轨垂直磨耗不足0.01 mm;曲线半径小于800 m的钢轨磨耗速率明显增大;哈大线、兰新线和丹大线的动车组车轮踏面磨耗较大,踏面平均磨耗速率约为0.05～0.06 mm·(万km)~(-1),而京沪线、武广线和贵广线约为0.03～0.035 mm·(万km)~(-1);车轮磨耗范围较小时,等效锥度随车轮踏面磨耗的增大而增大,车轮磨耗范围较宽时,轮轨接触点分布均匀,等效锥度随车轮踏面磨耗的增大没有明显的增大趋势。     

提速货物列车车轮凹磨限值研究

车轮凹磨作为货物列车车轮磨耗的一种主要形式,是影响货物列车提速性能的关键因素之一.为研究车轮凹磨对货物列车提速性能的影响,对阜淮线某型提速货物列车车轮磨耗进行跟踪测试.基于不同运营时期的磨耗车轮选取7种不同凹陷值下的车轮踏面廓形作为研究对象,并建立了车辆系统多体动力学模型,将不同凹陷值下的车轮踏面廓形输入车辆模型进行仿...     

上海轨道交通4号线列车轮对轮缘异常磨耗分析与对策

针对上海轨道交通4号线列车车轮轮缘异常磨耗问题,从线路因素、车辆因素、轮轨匹配3方面展开调查,依据相关数据与试验,详细分析了影响车轮轮缘异常磨耗的因素。结合主要影响因素提出了减缓轮缘异常磨耗的措施,相应措施运用一段时间后的统计数据表明,轮对轮缘异常磨耗问题得到有效缓解。     

高速列车踏面凹形磨耗及其动力学影响规律

踏面凹形磨耗是我国高速列车服役过程中车轮磨耗的主要形式,踏面凹形磨耗随镟修后里程逐渐加剧,将引起轮轨接触关系的变化,进而引起车辆动力学性能的恶化。为揭示我国高速列车踏面凹形磨耗的特点和规律,通过对国内某高速动车组的部分车轮进行长期跟踪测试,并基于测试结果研究踏面不同位置的磨耗量,发现磨耗中心位置与名义滚动圆的偏离现象,提出基于离散点直接积分的磨耗面积表征方法。进一步通过数学推导、多体动力学建模与仿真、以及车载实测振动数据的分析验证,研究不同踏面凹形磨耗程度情况下,车辆临界速度、轮轨作用力、振动信号的蛇行运动频率等动力学特性和指标随车轮旋修后运行里程的变化情况,总结得到踏面凹形磨耗对高速列车动力学的影响规律。     

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。     

城市轨道交通车辆车轮轮缘严重磨耗分析

针对国内城市轨道交通车辆在部分线路运用过程中出现了轮缘严重磨耗现象,分析了造成车轮轮缘严重磨耗的主要原因。以深圳地铁9号线列车车轮轮缘严重磨耗问题为例,结合实测数据,分析了车辆镟修后运行里程与踏面磨耗、轮缘磨耗的关系,分析了列车运行的平稳性状态,并提出了相应的改进措施。     

铁路曲线钢轨侧面磨耗原因及减缓措施

钢轨侧面磨耗一直是铁路线路存在的重要问题之一。特别是处于小半径曲线上的钢轨,由于存在曲线钢轨对列车轮对的导向作用,车轮与钢轨产生相互间的粘着、蠕滑和滑动,轮轨的磨耗和损伤十分严重。根据调查资料,我国小半径曲线上的钢轨有98%是由于侧面磨耗超限而报废的。严重的钢轨     

车辆条件对高速列车横向振动偏移量的影响

为研究不同车辆条件对列车横向振动偏移量的影响,从而为高速铁路限界的拟定提供理论依据。基于SIMPACK有限元软件,建立车辆-线路耦合模型,研究车辆载荷、新旧车轮、车辆类型对高速列车横向振动偏移量的影响。仿真结果表明:磨耗到限的旧轮较新轮对横向振动偏移量的影响较大,最大从73.8mm增大到156mm;动车满载有利于减小车体的横向振动偏移量;由于车辆悬挂系数等参数不同,动车车型对车体的横向振动也有影响;线路条件对车体的横向振动偏移量影响较大,建议制定车辆限界时除车辆本身的状态外,还应考虑线路条件的影响。     

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。     

HXD3机车轮缘非正常磨耗问题的探讨

上海机务段使用HXD3机车担当沪昆线上海-株洲区段客运列车和沪宁、沪杭线货运列车的牵引任务,在机车运用和检修中,机车轮缘出现非正常磨耗现象,增加了机车检修工作量和检修成本,影响了机车运用率.通过对10台机车轮缘数据进行调查,并从机车转向架结构、主要技术参数及机车运用线路基本情况等入手,对HXD3机车轮缘非正常磨耗进行了初步原因分析,提出减少轮缘磨耗的措施,最后对下一步研究工作提出设想.     

车轮多边形磨耗对车桥耦合振动响应的影响

为探究车轮多边形磨耗对车桥耦合系统振动响应的影响规律,采用ANSYS和SIMPACK联合仿真方法,以国内某高速列车和铁路简支梁桥为原型,建立车桥耦合振动分析模型,把轨道不平顺和车轮多边形磨耗作为系统的输入激励,对车桥耦合系统的振动特性展开研究。结果表明：车轮多边形磨耗对车桥耦合系统的振动响应影响显著;3阶车轮多边形磨耗使轮重减载率增大67.7%,严重降低了列车行驶的安全性,也使桥梁跨中横、竖向加速度分别增大2.74倍和2.27倍;车桥耦合振动响应随着车轮多边形磨耗幅值、阶数的增大而增大,当车轮多边形磨耗幅值由0.02 mm增大至0.08 mm时,列车轮重减载率、桥梁跨中横向和竖向加速度、钢轨中点横向和竖向加速度分别增加76.5%、174%和127%、47.3%和83.1%;当车轮多边形磨耗阶数由1阶增大至4阶时,列车轮重减载率、桥梁跨中竖向加速度、钢轨中点横向和竖向加速度分别增加116%、389%、82.0%和170%。特别地,列车以200 km/h速度运行时,3阶车轮多边形磨耗引发桥梁横向共振使得桥梁跨中横向加速度显著增大,是4阶车轮多边形磨耗作用时的2.74倍。     

车轮偏磨对高速列车直线运行性能的影响

对某高速线路上运用的高速列车车轮踏面磨耗特性进行跟踪测量,发现高速列车车轮踏面以凹形磨耗为主,各轮对均存在偏磨现象,部分车辆出现整体向同一侧偏磨的现象。对现场实测车轮的轮轨接触几何特性进行计算分析,根据列车参数建立车辆动力学仿真模型,分析凹形磨耗及不同车轮偏磨形式对车辆动力学的不利影响。结果表明:当轮对出现偏磨时,随着轮对横移的变化,踏面等效锥度存在负锥度现象,导致轮轨接触的平衡位置偏离轮对对中位置,加快偏磨的发展;凹形磨耗踏面轮轨接触点存在多个平衡位置,车辆运行过程中轮轨接触点在几个平衡位置间跳跃造成"轮缘到假轮缘"的冲击振动,影响车辆的运行性能;当车轮产生偏磨后,轮轨冲击振动对车辆的影响变得更为复杂;同相偏磨较反相偏磨对车辆的临界速度及平稳性影响更为严重。     

干式润滑技术在钢轨侧面减磨中的效用

由于地铁列车的频繁碾压而使得部分地段钢轨的侧面磨耗日益加剧,不但造成较大的人力、物力、财力的支出,还严重威胁列车的行车安全。通过对南京地铁1号线钢轨侧面磨耗情况进行实地调查,选择干式润滑方式对新模范马路—南京站上行线侧磨严重地段,进行为期3个月的减磨、减噪涂覆试验。经过对现场使用效果和经济效益的分析比较,认为干式润滑技术能有效减少钢轨侧面磨耗及机车轮缘磨耗,降低车辆经过时的噪声,提高列车运行平稳性,针对试验中发现的问题建议:优化干式润滑剂涂覆装置及涂覆方法,以达最大经济效益,加强对钢轨磨耗及轮缘磨耗情况的测量统计,以便于后续线路的维修养护。     

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.