轮轨接触几何关系在道岔系统动力学中的应用

道岔与一般正线的区别就在于它多变的轮轨接触几何关系、复杂的轨线布置以及走行线路的转换。以一般线路轮对踏面与钢轨轨头接触关系为基础 ,考虑转辙器区尖轨与基本轨之间、翼轨与心轨、主轨与护轨以及心轨之间的空间结构和平面布置 ,本文模拟计算了转辙器区和辙叉区轮对与相应轨线的接触与冲击情况 ,得到了较为准确的尖轨与护轨横向冲击力。

道岔区轮轨接触几何关系研究

该文以12号可动心轨式单开高速道岔为例,在对道岔区相关走行轨线轨顶外形离散基础上,依据其空间布置关系,详细研究了道岔区轮轨接触特点,给出了轮/岔两点接触判定和计算方法,确定了道岔尖轨区和心轨区在现有空间结构下发生多点接触位置,给出了轮轨力在相关轨线上的转移与分配特性,分析了道岔区轮轨接触点在走行轨线上的不连续性和跳跃性,揭示了轮/岔间产生横向和垂向冲击振动机理,这为进一步优化高速道岔各股轨线空间结构奠定了基础。该文的研究结果是目前轮/岔接触几何关系研究方面的重要突破。

几何不平顺对道岔区轮轨接触几何关系的影响

利用三次样条插值对道岔区各控制断面的轮廓进行了拟合,并实现了对任意非控制断面轮廓的插值,在此基础上运用区间线路轮轨几何关系的基本原理,编制了道岔区轮轨接触几何子程序。运用该程序分析了车轮沿道岔方向前进时轮对的摇头角以及道岔区轨道的方向、轨距、水平等几何不平顺对轮轨接触关系的影响。结果表明:即使不存在几何不平顺,道岔区内轮轨几何关系也会发生变化,而方向、水平不平顺可能会使道岔的结构不平顺进一步扩大,合适的轨距加宽能改善道岔的结构不平顺。

60 kg/m钢轨和60N钢轨轮轨接触几何关系对比分析

为揭示我国新研究设计的60N钢轨的轮轨接触几何关系,运用常用的迹线法,以LM型和LMA型车轮踏面为例,对60 kg/m钢轨(简称60钢轨)和60N钢轨轮轨接触几何关系及其对轨底坡和轮对摇头的适应性进行详细研究。结果表明:相比60钢轨,60N钢轨与LM型和LMA型踏面匹配时,轮轨接触点在钢轨上位于钢轨中心位置附近,同时不会在钢轨轨距角附近出现轮轨接触,且在发生轮缘接触前,60N钢轨相比60钢轨对应的等效锥度随着轮对横移量变化很小,说明60N钢轨有效的改善了轮轨接触几何关系;同60钢轨,60N钢轨对于LM型车轮踏面,当轨底坡为1/20时匹配更佳,对于LMA型车轮踏面,当轨底坡为1/40时匹配更佳,而摇头角对60钢轨和60N钢轨的影响基本一致。

几类轮轨接触几何关系的研究

高速铁路的发展带来了新的挑战,轮轨的磨耗增加,不仅增加维修成本,而且也影响了列车的安全性。因此,对轮轨几何关系的研究尤为重要。影响高速列车轮轨几何关系的因素很多。该文以中国铁路的LMA踏面、日本新干线JR-ARC踏面和欧洲标准S1002踏面以及钢轨断面为例,对踏面曲线函数进行研究,比较3种轮轨关系的几何参数差异,分析踏面曲线。

动车组车轮轮缘厚度运用限值研究

我国服役动车组车轮外形共有5种,但不同车轮外形轮缘厚度的运用限值不同,主要分布在22~26 mm之间。更薄的轮缘厚度运用限值可显著提升动车组运营经济性,为提高车轮寿命降低动车组运用成本,从轮轨几何关系、动力学仿真、疲劳强度等方面验证了我国所有类型服役动车组车轮轮缘厚度运用限值降低到22 mm的可行性。同时考虑轮轨磨耗现状及养护维修情况,建议应用22 mm轮缘厚度限值时,一定要加强线路特别是道岔区域交叉渡线的养护水平。

基于非线性因素的铁道车辆运动稳定性研究进展

围绕车辆系统中存在的非线性因素,研究分析车辆运动稳定性的学术进展及存在问题;介绍了车辆运动稳定性的概念及影响车辆运动稳定性的关键因素;评述了基于轮轨接触几何关系、轮轨蠕滑力和悬挂元件非线性因素的车辆运动稳定性的非线性振动相关研究;建议对车辆运动稳定性的非线性振动研究进行综合分析,并对其研究内容和方向进行了展望。

基于NURBS的固定辙叉心轨廓形参数化设计方法

为实现固定辙叉心轨廓形参数化设计,基于非均匀有理B样条(NURBS)理论,提出一种考虑固定辙叉心轨廓形几何特征的参数化设计方法。以60 kg/m钢轨12号固定辙叉为例,选取心轨关键控制参数轨顶横坡和复合圆弧段比例系数对心轨廓形进行方案设计,分析轨顶横坡和复合圆弧段比例系数对心轨廓形变化的影响权重;分析各方案下结构不平顺、轮轨接触点分布、轮对侧滚角以及滚动圆半径差等接触几何关系指标变化规律。研究结果表明:复合圆弧段比例系数对心轨粗壮度影响较大;随着心轨顶宽增加,轨顶横坡对心轨廓形影响权重逐渐增加;轨顶横坡越大,心轨轮载过渡范围逐渐后移,对心轨承力有利;当轨顶横坡为1/10,复合圆弧段比例系数为1/3(方案4)时,竖横向不平顺相对于各方案最小值增大2.06%和1.61%,但轮载过渡位置在距心轨理论尖端330~335 mm范围内,心轨承载断面宽度最大;复合圆弧段比例系数对滚动圆半径差和轮对侧滚角变化影响权重较轨顶横坡大,在横移量-8~+4 mm范围内,随着心轨顶宽增加,方案4中滚动圆半径差和轮对侧滚角最小。综合考虑各方案轮轨接触几何参数变化规律可知,方案4廓形参数选取较为合理。该方法可使心轨廓形设计更具有针对性和可预测性。

速度160 km/h轨道车辆直向道岔通过性能研究

文章介绍了在多体动力学软件Simpack中建立道岔的原理和过程,通过实测的12号提速道岔型面数据和JM3踏面数据,使用MATLAB编写的迹线法程序对岔区的轮轨接触几何关系进行求解,研究轮轨接触点在道岔不同区域的分布情况。根据速度160 km/h轨道车辆的特点,在Simpack中建立车辆和道岔动态相互作用的模型,仿真踏面磨耗前后车辆以160 km/h的速度直逆向通过道岔的动力学响应,讨论车辆的横向减振器与抗蛇行减振器的刚度和阻尼对岔区蛇行运动的影响。结果表明:道岔区的轮轨接触几何关系不断变化是影响岔区动力学性能的主要因素,车辆通过道岔时轮轨接触点不连续,轮轨易受到冲击,主要表现为辙叉处的垂向冲击与振动,但由于接触点的突变,也会引起横向振动。当车轮过度磨耗后,高速通过道岔时会激起车辆系统的蛇行运动,通过调整抗蛇行减振器和横向减振器的参数可以抑制蛇行运动,改善车辆通过道岔的动力学性能。

出口塞拉利昂矿石漏斗车车轮踏面选型

通过对轮轨接触几何关系和车辆动力学仿真计算结果进行对比,分析了车轮踏面外形对出口塞拉利昂窄轨矿石漏斗车动力学性能的影响,经综合考虑,建议出口塞拉利昂窄轨矿石漏斗车选用LM型踏面外形。

车轮踏面三维扁疤轮轨系统冲击振动研究

车轮扁疤是铁道机车车辆轮对踏面常见的一种擦伤,对轮轨系统振动和结构损伤等有十分重要的影响.既有工作主要是在考虑车轮扁疤附加冲击速度或者扁疤形状引起的轮径变化的基础上,研究车轮扁疤引起的轮轨冲击振动特性.在建立包含扁疤长度和宽度及深度的车轮踏面三维扁疤模型和车辆-轨道耦合系统动力学模型的基础上,考虑轮对旋转走行和轮轨接触几何关系,研究高速车辆-轨道系统三维车轮扁疤轮轨冲击振动特征.结果表明,扁疤长度一定时,扁疤宽度越宽轮轨冲击振动越激烈,宽度越小轮轨冲击越弱.车轮扁疤宽度与长度之比越接近1,轮轨冲击力峰值对扁疤冲击临界速度越敏感.在一定扁疤长度范围内,长度小但宽度大的扁疤引起的轮轨冲击振动,比长度大但宽度小的扁疤引起的轮轨冲击振动大.研究结果对全面揭示车轮扁疤轮轨冲击振动特征和扁疤轮轨接触走行关系等具有良好的理论意义.