动车组车轮踏面凹形磨耗发展规律及其对车辆稳定性的影响

分析了某型动车组运行过程中发生的异常抖车现象。掌握了镟修周期内车轮型面磨耗特征和轮轨接触关系的演变规律。提出了车轮等效斜度与踏面凹形磨耗之间的估算关系式。通过建立刚柔耦合车辆动力学模型研究了车轮踏面凹形磨耗发展对车辆稳定性的影响。结果表明,随着列车车轮踏面凹形磨耗的增加,使得车轮与钢轨接触的范围变窄,容易发生接触点跳跃现象;同时,车轮踏面等效斜度也会增大,车辆的临界速度会显著下降,使列车运行的稳定性降低。因此,当线路存在较大的激扰时,较大等效斜度工况下的车辆就可能发生车体的异常振动。通过对车轮踏面进行镟修来改善轮轨匹配关系,可解决动车组异常振动的问题。

车轮踏面凹形磨耗对轮轨相互作用的影响研究

为了研究踏面凹形磨耗车轮的动力学行为,改进Kik-Piotrowski方法提出一种可考虑轮对摇头和轮轨多点接触的非Hertz接触模型,结合车辆—轨道耦合动力学理论计算具有实测踏面凹形磨耗车轮的CRH2高速动车组在钢轨上运行时的轮轨动态相互作用行为。计算结果表明,改进的Kik-Piotrowski方法可以很好地模拟磨耗车轮与钢轨的多点接触和非Hertz接触行为,轮轨法向力、轮轨蠕滑力以及接触斑形状都与CONTACT计算结果比较接近。对于踏面凹形磨耗的车轮,接触区域分布在车轮磨耗边缘的两个孤立位置,当接触斑从一个区域向另一区域转换时存在瞬时的两点接触。由于两点接触的过渡,接触区域在两个位置转换时造成的冲击效应并不明显。与无磨耗车轮的动力学响应对比,该类车轮踏面凹形磨耗对轮轨力的影响从总体上来说不大,对轮轨横向力的影响略大于对轮轨垂向力的影响,磨耗会增加轮轨垂向力和轮轨横向力的高频成分。