地铁车轮凹陷磨耗对踏面接触应力的影响

针对地铁列车运营后出现的车轮踏面滚动接触疲劳现象,利用有限元软件ABAQUS建立考虑轮轨真实几何关系的三维弹塑性轮轨接触数值仿真模型,结合现场调查车轮磨耗结果和轮轨接触几何关系分析,计算分析车轮不同凹陷磨耗状态对踏面材料应力应变状态的影响。研究结果表明:车轮踏面主要凹陷磨耗区域为车轮踏面横向位置-30~50 mm处,轮轨接触几何关系呈强非线性特性,其轮轨接触点位置集中在车轮踏面横向位置20~32 mm或-32^-20 mm。车轮不同凹陷磨耗状态下的轮轨接触状态差异显著,在磨耗突变区(-30^-20 mm)轮轨接触斑呈狭长椭圆分布,导致相同载荷下轮轨接触应力较大。当轮对向外轨横移时,车轮凹陷磨耗接触区域材料易进入屈服状态,此时车轮踏面沿接触斑深度方向0~3.6 mm范围内Von-Mises等效应力最大,踏面表层材料等效塑性应变最大。车轮踏面出现凹陷磨耗后,车辆频繁地通过小半径曲线时易在磨耗突变区造成较高的等效应力和等效塑性应变,从而导致轮缘根部表面材料产生剥离损伤。

地铁列车车轮不圆发展分析与优化方案

围绕佛山地铁2号线车轮不圆问题,利用镟床对现役3列列车的车轮径跳值进行测量跟踪研究,对比分析得出列车车轮不圆发展的总体特点。统计表明,同一时间段内不同列车车轮不圆发展的速度不尽相同,初始有较大不圆的车轮,其后期不圆发展速度普遍较快;前期曾出现不圆的车轮,经过镟修后仍保留以往的不圆发展趋势;随着公里数增加,车轮不圆发展速度有减缓趋势。同时为了解车轮详细特征进行车轮粗糙度测试,分析结果表明佛山地铁2号线车轮不圆的主要表现为踏面局部凹陷,与雨天发生的空转滑行问题有着较为密切的联系。结合以上特点,从避免踏面局部凹陷及调整镟修角度出发,提出解决车轮不圆问题的优化方案并进行验证,为业内其他地铁同行提供参考。