轨道车辆通过钢轨凹坑时的响应分析

为研究钢轨凹坑对列车造成的动力学响应,采用实测的钢轨凹坑数据,建立轮轨滚动瞬态接触模型,通过Abaqus动力学显式算法求解车轮通过凹坑时的滚动状态。计算得到车轮通过凹坑后钢轨的Mises应力、轮轨接触力、轴箱处垂向加速度等数据。结果表明,钢轨凹坑会对列车产生短时较大冲击,此时轮轨接触位置Mises应力为681.7 MPa,改变轮轨接触状态,危害行车安全。且在车轮进入凹坑后的0.01 s内激发波长为42.67 mm的振动。从等效塑性应变计算结果可以看出钢轨凹坑会进一步扩大,且凹坑后扩大趋势大于凹坑前。

铁路曲线钢轨横向凹坑对初始波磨形成的影响

建立了车辆/轨道横向垂向耦合动力学、轮轨滚动接触力学和钢轨材料摩擦磨损模型为一体的钢轨波磨计算模型,发展了相应的数值方法。利用该方法分析了曲线钢轨顶面内侧具有横向凹坑对初始波磨形成的影响。计算了客车车辆通过钢轨轨头横向凹坑时,同一个转向架的4个车轮反复作用下钢轨初始波磨形成和发展情况。数值结果表明,当车辆通过具有横向凹坑的曲线钢轨时,轮对和钢轨之间发生瞬态冲击振动,引起钢轨接触面产生不均匀磨损而形成初始波磨,随着车辆通过次数增加,不均匀波磨深度加大并向前扩展,形成大约30mm和750mm的波长;当车轮通过横向凹坑瞬间,车轮和钢轨之间发生激烈的振动,使4车轮下的钢轨接触表面产生严重的凹坑磨损,当车辆再次通过时,轮轨间的振动继续加剧,凹坑磨损深度迅速加大;前轮对通过凹坑而受激振动对后轮对动力学行为影响较大,导致后轮对作用下钢轨接触面不均匀磨损严重,但后轮对受激振动对前轮对动力学行为的影响较小;前轮对左轮受外轨激振作用而导致前轮对右轮下钢轨接触面凹坑磨损最严重。