A survey of wheel–rail contact models for rail vehicles

Accurate and efficient contact models for wheel–rail interaction are essential for the study of the dynamic behaviour of a railway vehicle. Assessment of the contact forces and moments, as well as contact geometry provide a fundamental foundation for such tasks as design of braking and traction control systems, prediction of wheel and rail wear, and evaluation of ride safety and comfort. This paper discusses the evolution and the current state of the theories for solving the wheel–rail contact problem for rolling stock. The well-known theories for modelling both normal contact (Hertzian and non-Hertzian) and tangential contact (Kalker's linear theory, FASTSIM, CONTACT, Polach's theory, etc.) are reviewed. The paper discusses the simplifying assumptions for developing these models and compares their functionality. The experimental studies for evaluation of contact models are also reviewed. This paper concludes with discussing open areas in contact mechanics that require further research for developing better models to represent the wheel–rail interaction.     

柔性隔振系统功率流传递特性研究

由于基础和隔振器存在着动力耦合,经典隔振理论的局限性日益突出,从而出现了将基础简化为欧拉梁、柔性板、圆柱壳等。本文将基础简化为两端固支弹性梁,运用四端参数法推导了单层柔性隔振系统传递功率流,并运用电力类比法对推导结果进行了验证。通过数值仿真,分析了偏心激励对功率流传递特性的影响,并将功率流与振级落差频谱曲线进行了比较。结果表明：偏心激励会激发系统的高阶模态,基础的刚性会影响振级落差对功率流的估计。     

轨道交通轮轨噪声预测模型

为了准确预测轮轨噪声,在分析轮轨噪声产生机理的基础上,运用车辆一轨道耦合动力学理论、噪声辐射与传播理论,建立了轮轨噪声预测模型。在模型中,车轮采用LOVE圆环模型,钢轨采用Timoshenko梁模型,轮轨接触采用Hertz非线性弹性接触。模型计算结果与国际知名软件TWINS的仿真结果比较表明,各轮轨部件的噪声峰值频率不尽相同,但对总噪声贡献的主要频率范围是一致的;模型声级频谱计算值与秦沈客运专线高速行车试验的现场实测值比较吻合,且变化趋势一致。由此说明轮轨噪声预测模型是可行的,可用于铁路轮轨噪声的预测与评价。     

曲线区钢轨双打磨廓形设计方法

为探究货运线路中曲线区段磨耗钢轨的打磨方法对钢轨的服役寿命及列车运行安全的直接影响,针对曲线区段钢轨打磨廓形设计方法开展研究.设计多段圆弧和半径等多参变量的平滑设计方法,构建钢轨廓形描述模型,结合车辆-轨道耦合动力学及轮轨接触分析,设计不同权重系数,建立缓和曲线及恒定半径曲线段的磨耗钢轨打磨廓形的多目标函数,采用优化算...     

基于组合预测模型的轮轨力连续测试

为了精确判断车辆的运行状态,提出了一种轮轨力连续测试方法.根据轮轨相互作用的特点,采用阈值判断法从测试数据中提取轮轨力的有效信息.针对轮轨力测试系统的时变性和不确定性,将动态测试序列作为灰色过程处理,提出用灰色理论对轮轨力进行连续测试.为了提高预测精度,结合遗传算法和神经网络对传统的GM(1,1)模型进行改进.建立了10个预测模型分别进行预测,然后将精度较高的预测值输入串联灰色神经网络进行二次预测,以提高预测精度与稳定性.将这10个预测模型应用到轮轨力连续测试中,结果表明:灰色系统、遗传算法与神经网络三者的组合模型具有较高的精度,平均相对误差不超过2%,满足轮轨力连续测试的要求,并且能够降低传感器失效对测试结果的影响.     

道岔动力参数设计法及其在转辙器设计中的应用

为了直观、快速地设计道岔区轮轨关系,在道岔区轮轨静态接触理论的基础上,通过独立车轮垂直振动和单轮对蛇形运动的分析,建立了道岔动力参数设计法.用该方法对18号高速道岔转辙器部分轨距加宽设计进行了分析,得到了最大轨距加宽量为15 mm,最大加宽位置在尖轨顶宽30 mm处,轨距加宽范围为21.743 m的较优方案.列车道岔系统动力学验证和运营实践证明了该方法的正确性.     

Evaluating Flexible Transport Solutions

Abstract

Flexible transport services (FTS) have been of increasing interest in developing countries as a bridge between the use of personal car travel and fixed route transit services. This paper reports on findings from a recent study in Queensland Australia, which identified lessons from an international review and implications for Australia. Potential strategic directions, including a vision, mission, key result areas, strategies, and identified means of measuring performance are described. Evaluation criteria for assessing flexible transport proposals were developed, and approaches to identifying and assessing needs and demands outlined. The use of emerging technologies is also a key element of successful flexible transport services.     

汽车加速扭转共振问题的整改

为解决汽车加速扭转共振问题,探讨了某款柴油车在1 700 r/min左右产生的扭振和共鸣声的机理,可通过改变相关件的扭振频率及增加扭振阻尼来解决此问题.在没有双质量飞轮的情况下,最终通过调整离合器扭转减振器的刚度和阻尼,以及与传动轴挠性联轴器的组合运用,消除了该车型的扭振问题.结果表明,扭振是由系统共振引起,在扭振的源头采取对策才是最有效的方法.     

扭转梁后悬架C特性对转向特性的影响分析

为分析扭转梁C特性对稳态转向性能的影响,文章以模态综合法建立了某乘用车扭转梁后悬柔性模型,对建立的原型车进行侧向力C特性仿真,与对标车进行对比发现仿真与试验值存大较大差异,且侧向力前束特性存在较大的过度转向趋势.通过优化安装衬套的刚度使得原型车与试验结果吻合,最后对整车进行稳态回转仿真发现,负的前束侧向力特性不利于转向,优化后的模型提高了整车不足转向.     

基于轮轨接触的高速铁路钢轨磨耗量

为预测高速铁路钢轨的磨耗量,建立了轨道结构静力学有限元模型和动力分析模型,基于Archard磨耗理论从曲线半径、行车速度、轮轨横移量3个角度计算分析了钢轨磨耗量,利用垂直磨耗深度0.5mm的磨耗量为界反算出通过总质量.计算结果表明：曲线地段钢轨磨耗较为严重,垂直磨耗深度为0.5mm时,直线上通过的总质量为45.9～60.0 Mt,曲线上通过仅为22.9～29.9Mr;相同曲线半径条件下,单轮作用下的接触斑处钢轨磨耗量随着行车速度提高而增大;相同速度和曲线半径下,钢轨磨耗量随着轮轨横移量增大而增大.