双块式轨枕挡肩裂纹原因分析及控制

挡肩裂纹是双块式轨枕预制的一项严重质量问题,将直接导致轨枕报废,若控制不到位,将给企业造成严重经济损失。以新建贵阳至广州铁路广宁轨枕预制场双块式轨枕施工为例,从脱模机构、混凝土配合比、混凝土养护等方面分析了挡肩裂纹出现的原因,并制定出针对性措施,为以后双块式轨枕的质量控制提供参考和借鉴。     

直线电机运载系统轮轨病害整治

广州地铁5号线采用由直线电机驱动的列车,在运营中出现了较为严重的轨道波磨及车轮圆跳动,造成了车辆走行部的圆跳动发展迅速、电机高度调整装置失效、电机绝缘失效等一系列问题,经过诸如转向架轮轴改造、小曲线段加装轨旁轮轨摩擦控制装置、有针对性的轨道打磨等系统性的整治,轮轨病害初步缓解。     

Distributed support modelling for vertical track dynamic analysis

The finite length nature of rail-pad supports is characterised by a Timoshenko beam element formulation over an elastic foundation, giving rise to the distributed support element. The new element is integrated into a vertical track model, which is solved in frequency and time domain. The developed formulation is obtained by solving the governing equations of a Timoshenko beam for this particular case. The interaction between sleeper and rail via the elastic connection is considered in an analytical, compact and efficient way. The modelling technique results in realistic amplitudes of the ‘pinned–pinned’ vibration mode and, additionally, it leads to a smooth evolution of the contact force temporal response and to reduced amplitudes of the rail vertical oscillation, as compared to the results from concentrated support models. Simulations are performed for both parametric and sinusoidal roughness excitation. The model of support proposed here is compared with a previous finite length model developed by other authors, coming to the conclusion that the proposed model gives accurate results at a reduced computational cost.     

地铁钢轨波磨的基本特征、形成机理和治理措施综述

对世界各国地铁钢轨波磨的基本特征进行了系统梳理,总结了其普遍性与时间集中性,及其与曲线、轨道结构、车辆及其他因素相关性等典型特征,并对其分类方法、形成机理和治理措施进行了综合评述。研究结果表明：钢轨波磨普遍存在于地铁与有轨电车线路中,在新线开通初期与线路改造初期最为严重;一般而言,相对于直线和大半径曲线,小半径曲线的钢轨波磨最为普遍,低轨侧波磨波长短,幅值大,但也有例外,部分大半径曲线及直线上也有分布;波磨的波长特征和发展速度与轨道结构密切相关,轨道结构及部件不匹配时,易出现快速发展的波磨;车轮踏面廓形、轮对定位、悬挂刚度与簧下质量等车辆结构参数会对波磨萌生、发展与表现特征产生影响;波磨的产生还可能与钢轨材质、牵引和制动、运行环境、湿度及摩擦因数有关。地铁钢轨波磨的形成机理主要基于轮轨系统共振、轮轨黏滑(摩擦自激)振动、钢轨振动波反射等理论,对波磨形成过程的纵向动力学影响与系统非线性因素考虑不完善,关于黏滑自激振动与轮轨负摩擦特性对波磨影响的认识还不统一,难以解释直线以及曲线高低轨波磨特征的差异等,对波磨的形成和发展缺乏理论上的主动预测和试验验证;各国主要以钢轨打磨来控制波磨发展,通过调节轨道结构、运行环境,采用钢轨吸振器和轮轨摩擦调节装置,以及优化车辆设计等主动措施来控制波磨的研究仍需进一步开展;未来应针对车辆-轨道系统的动态特性以及实际运行工况下的轮轨微观接触行为和黏滑自激振动特性,开展车辆-轨道系统的轮轨动态磨耗演化仿真,掌握地铁钢轨波磨形成机理和关键因素影响规律,提出控制地铁钢轨波磨的主动措施和轮轨匹配优化设计原则。     

高速动车组轴箱转臂节点性能对轮轨耦合振动的影响

为分析钢轨波磨、车轮多边形等轮轨短波不平顺条件下轴箱转臂节点性能对轮轨耦合振动的影响,分别从仿真计算、现场试验和台架试验3个方面进行综合分析,通过建立车辆-轨道刚柔耦合系统动力学仿真模型,分析了钢轨波磨和车轮多边形对轮轨耦合振动的影响,并在武广高铁进行了钢轨波磨条件下新、旧轴箱转臂节点对轴箱振动响应的影响试验,在滚动试验台上进行了高阶车轮多边形条件下新、旧轴箱转臂节点对转向架振动响应的影响试验;对已服役运用120万公里的A、B型轴箱转臂节点进行了1 000万次疲劳耐久性试验,论证了服役轴箱转臂节点疲劳可靠性的安全裕量。研究结果表明：在钢轨波长为120 mm,车轮多边形为20阶,钢轨波磨和车轮多边形波深均为0.04 mm的条件下,当轴箱转臂节点径向刚度由40 MN·m^-1增加到200 MN·m^-1时,钢轨振动加速度、轴箱振动加速度和轮轨垂向力基本不变,在钢轨波磨和车轮多边形等短波激励下,轴箱转臂节点刚度变化不会对轮轨耦合振动产生明显影响;随着疲劳试验次数的增加,轴箱转臂节点径向和轴向刚度均逐渐下降,退役轴箱转臂节点在经历1 000万次疲劳耐久性试验后外观状态基本无改变,芯轴与橡胶粘接部分出现轻微开胶和裂纹,开胶和裂纹深度不大于5 mm,橡胶本体均无裂纹,各项性能满足《机车车辆用橡胶弹性元件通用技术条件》(TB/T 2843—2015)中的规定。     

摩擦面波状磨耗的分形描述方法

在自行搭建的销-盘试验机上进行自激励振动条件下的滑动摩擦试验, 通过销-盘的摩擦运动来模拟轮轨间的平均接触应力。利用激光位移传感器测量盘试件摩擦面的波状磨耗尺寸, 得到了不同试验条件下盘试件摩擦面的波状磨耗曲线。运用功率谱法对摩擦面的波状磨耗进行分形描述, 根据功率谱指数与分形维数的关系计算不同试验条件下波状磨耗的分形维数, 分析了分形维数与转速、法向载荷、转数等参数的关系。试验结果表明: 在相同法向载荷下, 利用功率谱法求得的分形维数随转速的增加而增大; 在相同转速下, 分形维数随法向载荷的增加而增大; 在相同转速和法向载荷下, 分形维数随转数的增加而减小; 盘试件摩擦面波状磨耗的分形维数为1.79~1.92, 分形特征显著, 分形维数越大, 盘试件摩擦面波状磨耗越严重, 波状磨耗波长越长。利用功率谱法求得的结果与试验结果一致, 可用分形维数定量描述摩擦面的波状磨耗。     

铁路钢轨波磨研究及其治理

基于国内铁路近几年来出现的钢轨波磨现象,描述了钢轨波磨的特点,分析了钢轨波磨的主要形成原因,提出了利用分形插值法将基于分形理论的钢轨波磨评价指标进行优化,总结出了钢轨波磨的治理建议.     

表面选区强化对钢轨波磨处轮轨滚动接触行为的影响

层流等离子体表面强化技术可大幅提高钢轨表面的硬度和耐磨性。为了揭示强化处理对轮轨滚动接触行为的影响,建立同时考虑钢轨表面选区强化和短波波磨的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,数值计算了车轮高速滚过一个波磨周期的轮轨力、接触斑黏滑分布和残余应力应变。对比发现:表面选区强化对轮轨力和接触斑黏滑分布的影响较小,不影响钢轨承载性能;对钢轨表面残余应力应变分布的影响明显,残余应力主要集中在屈服强度较高的强化斑内而残余应变主要集中在韧性较好的基体材料上,表面选区强化有效结合了强化斑和基体材料的力学性能,形成了一种强韧的良好匹配。结果可为现场生产服务提供一定的理论指导和应用参考。     

城市轨道交通钢轨波磨成因的探讨

在对北京地铁部分线路钢轨波纹磨耗问题进行系统调研及定性分析的基础上,通过建立车轨动力仿真模型,对扣件刚度、阻尼及车速与钢轨波纹磨耗的关系进行动力仿真分析,并提出相关建议,为既有线整治及新线预防提供参考.     

轨道扣件及减震综合试验平台的研究与设计

针对城市轨道交通钢轨扣件及道床减振模拟的在线测试研究设计,讨论其综合试验平台的设计思路、测试项目及主要结构方案。通过计算分析,确定该试验平台总长度、分块长度等关键参数选取的合理性。研究表明,平台建成后可为深入研究城市轨道交通领域应用的各类型轨道减振措施提供试验场所,并提出合理的参数优化建议,为今后减振轨道结构的设计选型提供基础试验数据和理论支持。