地铁小半径曲线不同位置轮轨摩擦因数优化

针对地铁小半径曲线轮轨润滑技术,以小半径曲线不同位置为切入点,通过实际参数建立某地铁B型车辆动力学仿真模型,分析摩擦因数变化时曲线不同位置的轮轨磨耗性能、滚动接触疲劳特性以及曲线安全性的相应规律,并通过熵权法对上述3个指标进行曲线不同位置的轮轨摩擦因数优化,得到曲线不同位置处的最佳摩擦因数区间和危险摩擦因数区间。研究表明:车辆在缓圆点和圆缓点处的磨耗指数、表面疲劳指数和脱轨系数等指标均明显比其他位置更加恶劣;小半径曲线不同位置处的最佳摩擦因数区间各不相同,缓圆点和圆缓点的最佳摩擦因数区间为0.10~0.20,缓中点2的最佳摩擦因数区间为0.10~0.25,曲中点的最佳摩擦因数区间为0.10~0.30,缓中点1和直线点的最佳摩擦因数区间较广为0.10~0.50。因此,在地铁车辆实际运行过程中,可以通过改变润滑剂的材质以及涂抹量使得同一曲线不同位置均在其最佳摩擦因数区间内,以减轻车轮磨耗,减少疲劳裂纹的萌生,改善车辆安全性能,减少运营成本。

表面硬化对地铁轮轨磨耗性能影响的实验研究

针对地铁轮轨的表面硬化问题,为了进一步降低轮轨的磨耗,通过对某实际运营线路中的钢轨和两种不同车轮钢的摩擦磨损进行实验研究,探讨了材料表面硬化对轮轨耐磨性的影响规律。首先,采用了赫兹模拟准则,对典型工况下地铁车辆的轮轨接触情况进行了模拟;然后,选取了某地铁线路现役的轮轨材料作为研究对象,并确定了其垂向载荷、运转速度和轮轨试样尺寸等实验参数;最后,采用GPM 60摩擦磨损实验机搭建了测试平台,进行了轮轨接触模拟实验,分析了表面硬化与地铁轮轨磨耗性能之间的规律。研究结果表明:车轮试样的磨耗率随表面硬化程度提高而下降,初始硬度较高的微合金化地铁车轮钢表现出更高的表面硬化程度和更好的耐磨性,相较于CL60钢,其磨耗率可降低35.1%,与其匹配的钢轨磨耗率可提高7.8%,轮轨总磨耗率可降低1.6%;建议在运营初期,对轮轨接触面进行喷丸强化处理,预先提高其表层硬度,以减少轮轨磨合阶段时间和初期磨耗量。

等值同向轮径差对地铁车辆曲线通过能力的影响

针对地铁车轮在运行过程中出现等值同向轮径差的问题,建立车辆系统动力学模型,计算分析等值同向轮径差对地铁车辆曲线通过能力的影响。结果表明:当同一车厢前、后转向架同时存在等值同向轮径差时,外侧车轮通过曲线线路的动力学响应更强烈。当外侧车轮直径大于内侧车轮直径时,有利于地铁车辆通过小半径曲线;反之,会加剧轮轨之间的作用力,增加地铁车辆脱轨的风险。当曲线半径为300 m、轮径差为1.0 mm时,外侧车轮的脱轨系数超过安全限值,轮重减载率接近安全限值,因此将脱轨系数和轮重减载率作为判断该工况安全限值的指标;同时,为保证车辆安全运行,半径为300 m的曲线线路的运行速度应控制在65 km/h以下或将0.5 mm作为车轮镟修指标。

地铁车轮不对称磨耗对车辆动力学性能的影响

为了研究车轮不对称磨耗对地铁车辆动力学性能的影响,根据实测地铁车轮型面数据的不对称磨耗现象,设置了车轮同相不对称磨耗、反相不对称磨耗、前后不对称磨耗和初始型面4种工况.运用多体动力学软件SIMPACK建立车辆系统动力学模型,分析比较4种工况对车辆动力学性能指标的影响.结果表明:同相不对称磨耗的车辆安全性能最差,其次是反相不对称磨耗,前后不对称磨耗工况的表现较好,对车辆的安全运行和车轮的维护和镟修具有一定的指导意义.