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基于深度残差收缩网络的地铁车轮扁疤故障诊断 被引量：1
1
作者 梁红琴 姜进南 +4 位作者 龙辉 陶功权 卢纯 温泽峰 张楷 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期1234-1248,共15页
针对地铁实际运营环境恶劣的问题,本文以轴箱振动加速度作为监测信号,基于深度残差收缩网络(DRSN),提出1种适用于强噪声背景的车轮扁疤故障严重程度辨识方法。首先,基于地铁车辆-轨道刚柔耦合动力学模型生成车轮扁疤故障数据集,并采用... 针对地铁实际运营环境恶劣的问题,本文以轴箱振动加速度作为监测信号,基于深度残差收缩网络(DRSN),提出1种适用于强噪声背景的车轮扁疤故障严重程度辨识方法。首先,基于地铁车辆-轨道刚柔耦合动力学模型生成车轮扁疤故障数据集,并采用数据增强技术提升数据集的多样性,同时满足深度学习对数据规模的要求。其次,设计1种结构合理的深度残差收缩网络,能够自适应地提取轴箱振动加速度信号的特征,从而实现车轮扁疤故障程度的智能分类。研究结果表明:在无噪声条件下,所提方法对正常车轮及轻度、中度和重度扁疤车轮的平均诊断精度达到99.88%(标准差为0.05);同时,在不同噪声等级下,该方法的平均诊断精度仍稳定保持在95%以上。与遗传算法结合支持向量机(GA-SVM)、卷积神经网络(CNN)、宽深度卷积神经网络(WDCNN)以及深度残差网络(ResNet)相比,所提方法具有更优异的辨识能力和鲁棒性。 展开更多
关键词 车辆-轨道耦合动力学模型 车轮扁疤 深度残差收缩网络 轴箱振动加速度 数据增强
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钢轨不平顺焊接区的磨耗及裂纹萌生预测 被引量：4
2
作者 林凤涛 王子旭 +3 位作者 谭荣凯 张子豪 杜瑞廷 史志勤 《机械强度》 北大核心 2025年第1期146-154,共9页
为探究钢轨焊接区的磨耗及裂纹萌生与轴重及摩擦因数的关系,通过对大量不平顺焊接区的实地测量,拟合了两种典型焊接区的不平顺数据,建立了上凸和下凹两类典型焊接区不平顺轮轨接触的有限元模型。结合摩擦功模型和Archard磨耗理论,对焊... 为探究钢轨焊接区的磨耗及裂纹萌生与轴重及摩擦因数的关系,通过对大量不平顺焊接区的实地测量,拟合了两种典型焊接区的不平顺数据,建立了上凸和下凹两类典型焊接区不平顺轮轨接触的有限元模型。结合摩擦功模型和Archard磨耗理论,对焊接区最大磨耗截面进行预测,基于Jiang-Sehitoglu模型对焊接区裂纹萌生寿命进行预测。发现随着轴重的增加,上凸及下凹焊接区的磨耗速率均增大;且轴重达到16 t时上凸型焊接区磨耗速率显著增大,而下凹型焊接区在轴重达到18 t时磨耗速率显著增大;摩擦因数从0.2增加到0.35,上凸和下凹两类焊接区最大磨耗量分别为1.93 mm、1.08 mm;且上凸型焊接区磨耗速率在摩擦因数为0.3时显著增大,而下凹型焊接区磨耗速率在摩擦因数为0.35时显著增大。轴重从12 t增加到18 t,上凸型焊接区服役寿命的衰减幅度较小,而下凹型焊接区服役寿命衰减幅度较大。此外,当摩擦因数从0.2增加至0.35时,其对上凸型焊接区服役寿命的影响明显小于轴重(12~18 t)的影响。然而,当摩擦因数从0.2增加至0.35时,其对下凹型焊接区服役寿命的影响与轴重(12~18 t)的影响相当。结果表明,随着轴重和摩擦因数的增加,对钢轨焊接区下凹型不平顺的寿命影响更加显著;在工务维护过程中,应着重关注下凹型焊接区的出现并及时标记和修复。 展开更多
关键词 铁道工程 轮轨关系 磨耗预测 裂纹萌生预测
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道岔打磨对车轮磨耗下列车动力学影响 被引量：1
3
作者 肖乾 杨逸航 《铁道工程学报》 北大核心 2025年第3期12-17,共6页
研究目的:本研究针对380A型列车在通过特定道岔时车体振动加速度超限的问题,旨在通过采集列车车轮及道岔钢轨廓形数据,制定和实施详细的打磨方案,并通过仿真模拟与现场实测相结合的方法,探究打磨对列车动力学特性的影响,以提高列车通过... 研究目的:本研究针对380A型列车在通过特定道岔时车体振动加速度超限的问题,旨在通过采集列车车轮及道岔钢轨廓形数据,制定和实施详细的打磨方案,并通过仿真模拟与现场实测相结合的方法,探究打磨对列车动力学特性的影响,以提高列车通过道岔时的稳定性。研究结论:(1)研究发现多组列车车轮存在多边形磨耗、扁疤磨耗及凹坑磨耗现象,同时高速道岔轨面出现多种病害,这些病害对列车动力学特性有显著影响;(2)为了提高作业效率,对打磨目标廓形进行了简单优化,以适应实际打磨需求;(3)车辆-道岔耦合动力学模型仿真模拟结果表明,打磨后列车通过道岔时轮轨横向力及垂向力最大值分别降低了45.79%和15.40%;车体横向加速度及垂向加速度最大值分别降低了36.96%和30.00%;(4)现场实测数据显示,打磨后列车通过道岔时车体最大横向加速度降低至0.64m/s^(2),较打磨前降低55.86%;轮轨横向力及垂向力最大值分别为34.51kN和152.47kN,较打磨前降低42.82%和17.38%;(5)通过道岔打磨可以有效改善车轮磨耗条件下列车的动力学特性,对提高高速列车运行稳定性具有实际应用价值。 展开更多
关键词 高速列车 道岔钢轨打磨 多边形磨耗 扁疤磨耗 车辆动力学
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典型钢轨波磨病害下高速轮轨瞬态滚动接触及磨损行为分析
4
作者 丁旺才 马帅 +3 位作者 靳忠渊 李得洋 吴少培 李国芳 《振动与冲击》 北大核心 2025年第5期67-79,共13页
以典型钢轨波磨病害为研究对象,构建了考虑轨下结构及轮轨弹塑性接触的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,采用基于有限元模型的三维磨损分布计算方法,研究了匀速和牵引状态下轮轨接触特性及钢轨磨损行为的差异,以及牵引状态下不同病害参... 以典型钢轨波磨病害为研究对象,构建了考虑轨下结构及轮轨弹塑性接触的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,采用基于有限元模型的三维磨损分布计算方法,研究了匀速和牵引状态下轮轨接触特性及钢轨磨损行为的差异,以及牵引状态下不同病害参数钢轨波磨对轮轨接触特性及磨损的影响规律。结果表明,牵引状态下轮轨纵向力受固有刚度不平顺影响更显著,波磨对相对滑移的影响与纵向力有关,且需在固有刚度不平顺影响基础上叠加,叠加效果与波磨波长和谷深有关。在波磨谷深限值内,当波磨波长较短或谷深较大时,纵向力会出现与波磨几何相似的振型,导致相对滑移分布与波磨几何相关,接触压力变化进一步影响磨损深度,使波峰附近磨损增加,波谷附近磨损减少,波磨进一步发展。由于磨损增量相位与波磨几何相位差较小,钢轨波磨有减缓趋势,波磨在较大波长及谷深下减缓较快。研究结论以期为高速轮轨波磨区段钢轨维护策略提供理论参考。 展开更多
关键词 高速铁路 钢轨波磨 瞬态动力学 有限元分析 磨损分析 轮轨接触特性
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磨耗道岔钢轨打磨廓形智能优化对车辆运行影响
5
作者 肖乾 杨逸航 +2 位作者 昌超 林凤涛 章治 《铁道学报》 北大核心 2025年第10期124-133,共10页
为改善高速列车直向过岔时车体横向加速度超限问题,针对磨耗道岔钢轨廓形开展优化研究,通过仿真验证优化廓形对车辆运行性能的影响,并应用于实际打磨施工。研究结果表明,道岔不同位置存在差异化磨耗,导致车辆通过道岔时等效锥度波动显著... 为改善高速列车直向过岔时车体横向加速度超限问题,针对磨耗道岔钢轨廓形开展优化研究,通过仿真验证优化廓形对车辆运行性能的影响,并应用于实际打磨施工。研究结果表明,道岔不同位置存在差异化磨耗,导致车辆通过道岔时等效锥度波动显著,进而引发车体横向加速度超限现象。研究采用GA-NURBS曲线拟合道岔钢轨关键断面磨耗廓形,确定钢轨廓形型值点后,基于PSO-BP-NSGAⅡ智能算法对型值点进行优化,最终求解得到优化廓形。车辆-道岔耦合动力学模型仿真结果显示,当车辆以300km/h速度通过优化廓形时,与磨耗廓形相比,轮轨横向力、垂向力分别降低67.32%、3.11%,脱轨系数降低55.55%,车体横向加速度、垂向加速度分别降低49.24%、33.79%;在不同速度条件下,车辆通过优化廓形时的各项动力学参数均小于磨耗廓形,且优于全新廓形。基于优化廓形实施现场打磨后,连续10周监测未出现车体横向加速度报警现象。因此,磨耗道岔钢轨打磨廓形优化可有效改善车辆运行性能。 展开更多
关键词 高速列车 钢轨打磨 轮轨磨耗 智能算法 车辆动力学
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扣件横向刚度对地铁小半径曲线轨道动力特性的影响
6
作者 曾志平 唐杰 +3 位作者 田春雨 李平 吴达 李沛成 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第9期3979-3991,共13页
为揭示地铁小半径曲线条件下扣件横向刚度对轨道动力特性的影响规律,在曲线半径为350 m的线路上,建立6节编组车辆-轨道-隧道刚柔耦合动力学模型,通过设置5种不同的扣件横向刚度工况(即扣件横向刚度分别为10、20、30、40和50 kN/mm),对... 为揭示地铁小半径曲线条件下扣件横向刚度对轨道动力特性的影响规律,在曲线半径为350 m的线路上,建立6节编组车辆-轨道-隧道刚柔耦合动力学模型,通过设置5种不同的扣件横向刚度工况(即扣件横向刚度分别为10、20、30、40和50 kN/mm),对比分析行车动力学性能指标、减振效果和轨道系统振动特性的差异性。研究结果表明:1)当扣件横向刚度由10 kN/mm增大至50 kN/mm时,车体横向加速度降幅65.5%,横向Sperling指标降幅27.3%,横向力增幅46.0%,脱轨系数等其他指标受其影响较小。2)当行车速度发生变化时,低扣件横向刚度区间(10~20 kN/mm)引起内轨和外轨的横向位移和扭转角变化更明显。3)当扣件横向刚度由50 kN/mm减小至10 kN/mm时,隧道壁减振量达2.77 dB。4) 5种工况的轨道纵向振动衰减率均在2.2~2.6 dB·m^(-1)范围内,对应的频率临界点分别为88、115、152、189和226 Hz。扣件横向刚度增大会影响90~200 Hz频段内的振动响应,对700 Hz以上频段的影响较弱。研究成果可为地铁小半径曲线扣件减振及系统固有振动特性研究提供参考。 展开更多
关键词 扣件横向刚度 横向位移 扭转角 减振效果 振动衰减率 钢轨位移导纳
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变摩擦因数下轮轨黏滑与磨耗特性分析
7
作者 曾志平 唐杰 +4 位作者 吴达 李平 冯宁 李沛成 田春雨 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第10期4473-4484,共12页
为探究变摩擦因数工况下地铁小半径曲线轮轨黏滑与磨耗特性,基于SIMPACK动力学软件,建立车辆-轨道模型,对比常摩擦因数工况下的轮轨黏滑特性差异,并对不同小曲线半径的轮轨接触应力及钢轨磨耗进行计算。研究结果表明;1)内轨黏着系数的... 为探究变摩擦因数工况下地铁小半径曲线轮轨黏滑与磨耗特性,基于SIMPACK动力学软件,建立车辆-轨道模型,对比常摩擦因数工况下的轮轨黏滑特性差异,并对不同小曲线半径的轮轨接触应力及钢轨磨耗进行计算。研究结果表明;1)内轨黏着系数的分布在高蠕滑率区较混乱,自激振动强烈;2)在变摩擦因数工况下,内轨纵、横向主振动频率分别为396Hz和367Hz,分别对应波长为42mm和45mm;外轨纵、横向主振动频率分别为64Hz和232Hz,分别对应波长为260mm和72mm;3)相比于常摩擦因数,变摩擦因数下内外轨振动频率呈增大趋势,导致波长缩短;4)内轨和外轨的纵向应力绝对值均随曲线半径增大而增大,横向应力绝对值则随曲线半径增大而减小;5)内轨的磨耗集中分布在钢轨型面横坐标-14~5mm之间,外轨低磨耗分布在7~23mm之间,高磨耗分布在23~30mm之间,内轨表现为轨顶偏右的垂直“挤压型”磨耗,外轨表现为左侧轨角的“撕拉型”磨耗。 展开更多
关键词 变摩擦因数 轮轨黏滑 接触应力 振动频率 波磨 小半径曲线
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摩擦因数对小半径曲线轮轨接触应力的影响
8
作者 曾志平 唐杰 +4 位作者 吴达 李平 冯宁 李沛成 田春雨 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期2789-2799,共11页
为研究摩擦因数对小半径曲线轮轨接触应力以及接触斑面积的影响规律,基于SIMPACK动力学软件,分别设置内轨和外轨的摩擦因数为0.2、0.3、0.4并组合成9种不同的工况,计算内轨和外轨在半径为350 m的圆曲线线路中的最大法向、纵向和切向应... 为研究摩擦因数对小半径曲线轮轨接触应力以及接触斑面积的影响规律,基于SIMPACK动力学软件,分别设置内轨和外轨的摩擦因数为0.2、0.3、0.4并组合成9种不同的工况,计算内轨和外轨在半径为350 m的圆曲线线路中的最大法向、纵向和切向应力与对应的接触斑面积。研究结果表明;1)内轨应力集中于钢轨中心偏右的轨面区域,外轨应力集中于轨角区域;2)外轨法向应力约为内轨法向应力的1.28倍,外轨纵向和切向应力分布以拉力产生的负应力为主导,接触区域部分受拉、部分受压,产生蠕滑现象,导致侧磨;3)内轨和外轨的法向、切向应力变化与摩擦因数呈线性关系,纵向应力与摩擦因数具有非线性特征;4)摩擦因数的取值对法向接触斑面积无明显影响,当摩擦因数分别在0.2~0.3、0.3~0.4范围内时,内轨和外轨的纵向、切向接触斑面积变化更加显著。研究成果可为进一步揭示轮轨接触疲劳磨耗等问题提供参考依据。 展开更多
关键词 轮轨接触 三向应力 接触斑面积 摩擦因数 小半径曲线
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外轨超高对轮轨非线性接触影响的有限元分析
9
作者 许贵满 韩海娅 魏云鹏 《石家庄铁路职业技术学院学报》 2025年第2期52-57,共6页
外轨超高是保证车辆安全通过曲线轨道的重要参数之一,为分析其对轮轨非线性接触的影响,以TB锥形踏面与CHN60钢轨为研究对象,建立轮轨三维非线性接触的有限元模型,在不同外轨超高的条件下研究轮重对轮轨非线性接触的影响。研究结论:轮轨... 外轨超高是保证车辆安全通过曲线轨道的重要参数之一,为分析其对轮轨非线性接触的影响,以TB锥形踏面与CHN60钢轨为研究对象,建立轮轨三维非线性接触的有限元模型,在不同外轨超高的条件下研究轮重对轮轨非线性接触的影响。研究结论:轮轨接触应力、车轮和轨道Mises应力随轴重增大呈现非线性增大,超高会使得内外轮轨出现偏载现象,导致接触应力、接触斑位移、车轮和轨道Mises应力不同,过超高会增大轮轨横向作用力,加剧轮轨磨耗;欠超高会提高内侧车轮Mises应力8%,加速车辆踏面损耗,建议超高取值为100—150 mm之间。 展开更多
关键词 轨道超高 轮对—轨道接触 接触应力 轮轨 非线性
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时速400 km轮轨制动大蠕滑黏着试验研究(四)——多种介质条件下极低黏着特性及黏着系数 被引量：3
10
作者 常崇义 陈波 +1 位作者 蔡园武 李果 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第1期149-156,共8页
针对时速400 km高速列车轮轨在多种介质条件下的制动大蠕滑极低黏着特性及黏着系数,通过高速轮轨关系试验台,模拟不同速度下轮轨间分别采用喷水、防冻液、普通润滑油15W-40及齿轮箱润滑油75W-90等介质的工况,研究轮轨间多种介质对制动... 针对时速400 km高速列车轮轨在多种介质条件下的制动大蠕滑极低黏着特性及黏着系数,通过高速轮轨关系试验台,模拟不同速度下轮轨间分别采用喷水、防冻液、普通润滑油15W-40及齿轮箱润滑油75W-90等介质的工况,研究轮轨间多种介质对制动大蠕滑极低黏着特性和黏着系数的影响,并探讨水介质条件下轮轨接触表面粗糙度和齿轮箱润滑油条件下超大蠕滑率对黏着系数的作用。结果表明:水介质条件下轮轨接触表面粗糙度是影响黏着系数的关键因素之一,极低粗糙度水平下速度超过100 km·h^(-1)后便进入极低黏着状态;轮轨间不同介质条件下,黏着系数随速度的提高呈现不同的下降趋势,其中齿轮箱润滑油75W-90和防冻液在高速下更易导致极低黏着系数的出现;特别是在齿轮箱润滑油75W-90条件下黏着力系数在黏着饱和点之后随纵向蠕滑率的增加呈现持续下降趋势,即使纵向蠕滑率增加到90%也未观察到黏着力系数再次上升的现象,标志着对这类齿轮箱润滑油仅利用防滑控制技术提高黏着利用的可能性极低。 展开更多
关键词 轮轨接触界面 第三介质 大蠕滑 极低黏着 黏着系数
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谐波型与高斯型高速车轮多边形磨耗对车辆-轨道动力作用的影响分析
11
作者 张宁 陶功权 +1 位作者 王鹏 温泽峰 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期1673-1685,共13页
通过建立车辆-轨道刚柔耦合动力学模型,以谐波型和高斯型车轮多边形磨耗作为输入,研究车轮多边形磨耗对车辆-轨道系统动力作用的影响。研究结果表明:受高斯型磨耗波长特性影响,在100~300 km/h情况下,高斯型磨耗所得轮轨力、轴箱振动加... 通过建立车辆-轨道刚柔耦合动力学模型,以谐波型和高斯型车轮多边形磨耗作为输入,研究车轮多边形磨耗对车辆-轨道系统动力作用的影响。研究结果表明:受高斯型磨耗波长特性影响,在100~300 km/h情况下,高斯型磨耗所得轮轨力、轴箱振动加速度、钢轨振动加速度及扣件力均比谐波型磨耗的大;在350~400 km/h时,2种多边形磨耗计算所得轮轨力、轴箱振动加速度相接近。高斯型多边形磨耗的轴箱振动加速度受拟合标准差σ影响,σ越小,其轴箱振动加速度越大。 展开更多
关键词 车轮多边形 轴箱垂向加速度 轮轨垂向力 高斯函数
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地铁小半径曲线钢轨焊缝三维廓形对轮轨冲击响应影响研究
12
作者 曾梓恒 赵炎南 +2 位作者 赵才友 师多佳 王平 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第9期59-71,共13页
在地铁小半径曲线地段,钢轨焊缝容易出现裂纹伤损病害,严重影响行车安全,缩短钢轨寿命。目前,关于二维钢轨焊缝不平顺的相关研究已有很多,但针对钢轨焊缝三维廓形的研究尚未开展。为研究钢轨焊缝三维廓形对轮轨冲击的影响,首先结合BBM... 在地铁小半径曲线地段,钢轨焊缝容易出现裂纹伤损病害,严重影响行车安全,缩短钢轨寿命。目前,关于二维钢轨焊缝不平顺的相关研究已有很多,但针对钢轨焊缝三维廓形的研究尚未开展。为研究钢轨焊缝三维廓形对轮轨冲击的影响,首先结合BBM钢轨粗糙度检测仪和MiniProf轨廓仪对某地铁线路小半径圆曲线上钢轨焊缝三维廓形进行实测,随后通过全轮对三维轮轨瞬态滚动接触模型研究实测焊缝接头处的轮轨滚动接触-冲击特性,并对比分析焊缝三维廓形和二维焊缝不平顺对轮轨冲击响应的影响差异。研究表明:(1)地铁圆曲线地段内轨各焊缝接头处不平顺波形基本相似,而越靠近圆曲线中心的焊缝接头,其不平顺波深越大,外轨具有相同规律,且相比外轨,内轨焊缝波深更大;(2)在内外轨焊缝光带区,焊缝中心处光带宽度最大,光带中心线位置上的焊缝不平顺波深最大,相比二维焊缝不平顺,焊缝三维廓形能更有效地反映钢轨焊接区顶面在纵向及横向上的不平顺特征;(3)在内外轨焊缝区,存在较大的轮轨冲击力,同时,接触斑面积、黏着区面积比例以及接触斑磨耗深度峰值均与垂向轮轨力呈正相关,且内轨接触斑磨耗深度峰值大于外轨;(4)对比二维焊缝不平顺发现施加焊缝三维廓形后,宏观上轮轨冲击力波形无显著变化,但内外轨垂向力峰值分别提高1.9%和2.4%,微观上焊缝区内接触斑滑动区与黏着区划分边界更为模糊,滑动点与黏着点存在交叉分布现象,同时接触斑磨耗分布更为复杂且磨耗深度峰值更大,内外轨最大磨耗深度峰值分别提高12.6%和21.1%。 展开更多
关键词 地铁 小半径曲线 钢轨焊缝三维廓形 轮轨冲击 黏滑分布 磨耗分布 显式有限元法
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道岔区轮轨滑动接触摩擦热力耦合特征分析
13
作者 韩峰 李国民 +3 位作者 魏昊 刘洋 陈磊 刘泽龙 《铁道学报》 北大核心 2025年第6期113-121,共9页
以12号单开道岔转辙器区14~16号轨枕处基本轨和尖轨为研究对象,研究LM磨耗型踏面车轮通过道岔转辙器区的轮轨间滑动摩擦热力特性。基于非稳态热传导原理,建立轮轨热力耦合动力学模型,计算不同工况下磨耗车轮通过岔区的钢轨接触点力学变... 以12号单开道岔转辙器区14~16号轨枕处基本轨和尖轨为研究对象,研究LM磨耗型踏面车轮通过道岔转辙器区的轮轨间滑动摩擦热力特性。基于非稳态热传导原理,建立轮轨热力耦合动力学模型,计算不同工况下磨耗车轮通过岔区的钢轨接触点力学变化特性及接触斑处温升,判断在相应道岔区的摩擦热高温区和应力集中区。研究结果表明,随着轮轨滑动摩擦,道岔区轮轨产生摩擦高温,最大温升点位于接触斑后半部。列车轴重是影响道岔区钢轨温升的主要因素,轴重越大,轮轨之间的接触压力越大,热源越强,导致轮轨摩擦温升更高,滑动速度对其影响较小。尖轨和基本轨的摩擦热与接触应力的差异稳定在14.67~48.90 MPa范围内,说明该区域道岔结构稳定,两轨受力均衡。 展开更多
关键词 道岔区 铁道工程 摩擦热 热力耦合 数值模拟
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多边形磨耗与表面划伤耦合作用下的铁路车轴动应力研究
14
作者 李乾 卢纯 +4 位作者 殷硕 许珂 梁红琴 邓永权 温泽峰 《振动与冲击》 北大核心 2025年第22期295-304,共10页
车轴的服役可靠性对铁路列车的运行安全至关重要,以含缺陷车轴作为研究对象,通过建立考虑柔性轮对和柔性轨道的刚柔耦合动力学模型,利用ANSYS与SIMPACK软件进行联合仿真,分析了在车轮多边形磨耗及车轴凹槽型划伤的耦合作用下,车辆运行... 车轴的服役可靠性对铁路列车的运行安全至关重要,以含缺陷车轴作为研究对象,通过建立考虑柔性轮对和柔性轨道的刚柔耦合动力学模型,利用ANSYS与SIMPACK软件进行联合仿真,分析了在车轮多边形磨耗及车轴凹槽型划伤的耦合作用下,车辆运行速度、多边形波深、多边形阶次等参数对车轴服役动应力的影响。研究发现,在车轮存在20阶多边形磨耗的情况下,当速度大于250 km/h时,随着速度的增大车轴动应力逐渐增大并在350 km/h的速度下达到峰值,随后随着速度的增大车轴动应力逐渐减小,多边形波深与车轴动应力呈正相关;车轴在常见擦划伤位置存在凹槽型划伤时,轮对三阶弯曲模态会使划伤位置的应力出现阶跃性上升;车轮多边形阶次对车轴动应力峰值的影响较小,但多边形阶次会改变车轴最高应力出现的速度等级,随着多边形阶次的增大,车轴最高应力出现的速度逐渐降低。研究成果可对车轴进行划伤限值分析和服役寿命评估,保障行车安全。 展开更多
关键词 车轴 多边形 凹槽型划伤 动应力 动力学
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WRRB轮轨滚动行为模拟试验台轮轨高频动态模拟特性初探
15
作者 罗易飞 赵鑫 +2 位作者 温泽峰 黄双超 周志军 《铁道学报》 北大核心 2025年第1期54-62,共9页
为研究WRRB轮轨滚动行为模拟试验台的高频动态模拟特性,利用Ansys/LS-DYNA建立试验轮轨和我国服役轮轨的瞬态滚动接触有限元模型。模型充分考虑轨下离散支承和系统结构高频振动,集成基于罚函数的“面-面接触算法”、轨面不平顺模型、T... 为研究WRRB轮轨滚动行为模拟试验台的高频动态模拟特性,利用Ansys/LS-DYNA建立试验轮轨和我国服役轮轨的瞬态滚动接触有限元模型。模型充分考虑轨下离散支承和系统结构高频振动,集成基于罚函数的“面-面接触算法”、轨面不平顺模型、Tγ磨耗模型。对比二者在平顺条件和典型高频激励(轨面单个凹坑和波磨)下的轮轨力、接触应力、钢轨磨耗深度,结果表明,试验轮轨在比例载荷作用下能定量模拟服役轮轨的滚动接触行为,但由于轮轨截面几何、悬挂结构、驱动方式等因素的影响,二者存在以下差异:试验轮轨在零横移时也具有约0.12倍静轮重的横向力,法向接触应力偏低,切向接触应力和钢轨磨耗量偏高;轨面短波不平顺激励下的动态轮轨力偏低,车轮滚出凹坑后轮轨力衰减得更快,波磨引起的轮轨“拍”振不明显,但钢轨磨耗深度平均值和峰-谷值均偏高,有利于实物试验时加速轨面不平顺演变。利用该试验台模拟直线或大半径曲线运行工况时应注意以上差异,并考虑加装车轮悬挂与侧滚装置。 展开更多
关键词 缩尺车轮-环轨 有限元法 短波不平顺 瞬态滚动接触 相似性
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轮轨界面摩擦模型与黏着调控技术的研究进展
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作者 徐梦楠 王文健 +4 位作者 宋辛辛 程家豪 张沭玥 丁昊昊 郭俊 《表面技术》 北大核心 2025年第13期1-15,共15页
轮轨黏着系数是列车牵引与制动性能的核心影响因素,针对基于轮轨界面摩擦模型的黏着计算和轮轨黏着调控技术进行深入研究,对于保障列车运行的安全、稳定与高效至关重要。全面综述了轮轨界面摩擦模型和黏着调控技术的研究进展。首先,阐... 轮轨黏着系数是列车牵引与制动性能的核心影响因素,针对基于轮轨界面摩擦模型的黏着计算和轮轨黏着调控技术进行深入研究,对于保障列车运行的安全、稳定与高效至关重要。全面综述了轮轨界面摩擦模型和黏着调控技术的研究进展。首先,阐述了轮轨黏着现象及其对列车运行的重要性,黏着系数过高或不足均会对列车性能产生不利影响。其次,回顾了轮轨界面摩擦因数模型的发展历程,从早期的库仑摩擦因数模型到更为复杂的衰减模型和大蠕滑摩擦因数模型,分析了各模型的优缺点及适用性。在黏着调控技术方面,重点介绍了机车防滑控制技术和撒砂增黏技术,探讨了其工作原理、应用效果及存在的问题。此外,展望了未来的研究方向,包括结合先进试验设备和方法深入探究大蠕滑黏着恢复机理,构建精准摩擦因数模型;高效利用车辆实时数据,持续提升黏着控制系统自适应性和鲁棒性,精细化撒砂增黏技术,优化撒砂装置和颗粒性能。旨在为相关科研人员和工程技术人员提供参考,推动轮轨黏着相关技术的发展,满足铁路运输日益增长的安全和效率需求。 展开更多
关键词 轮轨黏着 摩擦因数模型 黏着调控 防滑控制 撒砂增黏
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电机主动架悬动车组转向架动力学性能研究
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作者 霍文彪 黄彩虹 +2 位作者 胡晗达 杨震寰 郑彪 《铁道学报》 北大核心 2025年第2期43-54,共12页
电机被动架悬转向架的电机悬挂频率无法跟随轮轨匹配等效锥度的变化而变化,所以对蛇行运动的动力吸振效果不佳。提出电机主动架悬方法,通过主动调节电机悬挂参数,使电机横移固有振动频率跟随轮轨匹配等效锥度的变化而变化,从而时刻达到... 电机被动架悬转向架的电机悬挂频率无法跟随轮轨匹配等效锥度的变化而变化,所以对蛇行运动的动力吸振效果不佳。提出电机主动架悬方法,通过主动调节电机悬挂参数,使电机横移固有振动频率跟随轮轨匹配等效锥度的变化而变化,从而时刻达到理想的动力吸振状态。建立电机架悬转向架动力学模型,研究轮轨匹配等效锥度和转向架悬挂参数对电机最佳横移频率的影响。当电机横移阻尼比取0.5附近时,系统最小阻尼比达到最大。虽然轮轨匹配等效锥度和转向架悬挂参数变化会引起电机最佳横移频率和转向架蛇行频率的改变,但蛇行频率和电机最佳横移频率的差值始终保持在1.0~1.5 Hz范围内。因此,通过实时检测转向架蛇行频率,减去1.0~1.5 Hz即可得到电机最佳横移频率,再结合电机和构架相对位移和速度信号,即可实现对电机架悬参数的自适应调节。为了补偿控制系统时滞的影响,给出时滞的实时补偿方法。利用Simpack-Simulink进行整车动力学联合仿真,分析电机主动架悬控制策略对动力学性能的影响,验证控制方法的有效性。提出的控制策略能够有效提升动车组的蛇行稳定性和横向平稳性,对垂向平稳性与曲线通过安全性的影响很小。 展开更多
关键词 高速转向架 电机悬挂 动力吸振 主动控制 蛇行运动
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考虑等效锥度离散度的JM_(3)车轮型面优化
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作者 孟凡愚 沈龙江 +1 位作者 邓小星 姚远 《西南交通大学学报》 北大核心 2025年第2期346-355,共10页
轮轨匹配对轨道车辆动力学性能有着重要影响,针对现行标准JM3车轮型面与国内不同类型钢轨廓形匹配时等效锥度差异过大,以及在大轨底坡条件下匹配打磨钢轨时因等效锥度过低而引发机车晃车的问题,本文以减小车轮型面在不同轨底坡条件下与C... 轮轨匹配对轨道车辆动力学性能有着重要影响,针对现行标准JM3车轮型面与国内不同类型钢轨廓形匹配时等效锥度差异过大,以及在大轨底坡条件下匹配打磨钢轨时因等效锥度过低而引发机车晃车的问题,本文以减小车轮型面在不同轨底坡条件下与CN60型和CN60N型2种钢轨匹配对应的等效锥度离散度为优化目标,采用圆弧、直线组合的车轮型面描述方法,应用NSGA-Ⅱ遗传算法优化滚动圆附近两段圆弧圆心横向位置参数,对JM3型面进行优化,并对优化前后的车轮型面进行轮轨接触特性和机车动力学性能仿真对比分析.结果表明:优化型面在与上述钢轨匹配时,轮对3 mm横移量处的名义等效锥度均在0.1左右,显著降低原JM3踏面等效锥度离散度,提高了车轮型面对不同钢轨廓形和线路条件的适应性;同时,优化后的型面对应机车蛇行稳定性、横向平稳性、曲线通过性能和磨耗性能指标较原型面均得到提升,消除了特定线路机车的低频晃车现象. 展开更多
关键词 JM3型面 等效锥度 轮轨匹配 多目标优化 动力学性能
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车轮多边形磨耗主导阶数的演变对车桥系统振动响应的影响 被引量：3
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作者 张钞奕 吴梦雪 +1 位作者 唐德发 徐昕宇 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第4期1658-1666,共9页
为分析车轮多边形磨耗主导阶数的发展对车桥耦合振动系统响应的影响,针对多边形磨耗主导阶数的关键影响因素及发展规律进行归纳总结,采用ANSYS和SIMPACK联合仿真方法,建立列车—桥梁耦合动力学模型,分别探讨在不同运营里程、列车运营速... 为分析车轮多边形磨耗主导阶数的发展对车桥耦合振动系统响应的影响,针对多边形磨耗主导阶数的关键影响因素及发展规律进行归纳总结,采用ANSYS和SIMPACK联合仿真方法,建立列车—桥梁耦合动力学模型,分别探讨在不同运营里程、列车运营速度、扣件垂向刚度和轮径变化下车轮多边形磨耗主导阶数的演变对车桥耦合系统振动响应的影响规律。研究结果表明:车轮多边形磨耗主导阶数的演变对车桥耦合系统动力响应的影响显著。整体来讲,当车轮发生高阶多边形磨耗时,桥梁跨中横向加速度和竖向加速度显著增大,列车轮轨垂向力和脱轨系数也明显增大且列车车轮出现瞬时跳动现象,对桥上高速列车运行的品质和桥梁结构的安全运营造成影响,需要及时对车轮进行镟修工作。 展开更多
关键词 铁路桥梁 动力响应 列车-桥梁耦合系统 车轮多边形磨耗 主导阶数演变
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高速轮轨低温+雪条件下黏着特性试验研究
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作者 常崇义 李兰 +1 位作者 蔡园武 陈波 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第2期172-179,共8页
轮轨界面在低温+雪等复杂环境中,高速轮轨黏着特性将受到显著影响,进而影响列车运行的安全性和稳定性。针对这一问题,提出高速轮轨关系试验台轮轨界面低温+雪条件下的黏着试验方法,研究轮轨接触界面分别喷0和-2℃雪条件下的黏着特性,并... 轮轨界面在低温+雪等复杂环境中,高速轮轨黏着特性将受到显著影响,进而影响列车运行的安全性和稳定性。针对这一问题,提出高速轮轨关系试验台轮轨界面低温+雪条件下的黏着试验方法,研究轮轨接触界面分别喷0和-2℃雪条件下的黏着特性,并通过分析雪与水的物态变化探讨黏着系数下降的原因。结果表明:低温环境下在轮轨界面喷0℃雪时,黏着系数随速度的增加呈先快速下降后缓慢下降的趋势,特别是在50~120 km·h^(-1)速度范围内黏着系数的下降幅度高达68%;与喷0℃雪相比,喷-2℃雪条件下的黏着系数高1倍左右;在50~120 km·h^(-1)速度范围内,喷2℃水与0℃雪条件的黏着系数有较好的一致性,意为在此速度和温度范围内水与雪对黏着系数的影响较为相似;喷雪条件下,300 km·h^(-1)速度时纵向蠕滑率超过0.6%后黏着力系数随纵向蠕滑率的增加出现剧烈波动,具有很大的不稳定性;低温+雪条件下雪-水-冰的物态变化及其在轮轨接触压应力作用下的转化机制对黏着系数具有显著影响。 展开更多
关键词 轮轨关系 轮轨接触 低温 雪 黏着系数 粗糙度
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