现代有轨电车小曲线段钢轨磨耗特性分析

现代有轨电车线路条件受道路条件影响,小曲线路段较多,且交叉口平交段同社会车辆混行,因而轮轨磨耗现象严重。为了提升有轨电车钢轨寿命,减少运营阶段钢轨维修频率,通过现场调查、比较分析、仪器测试等手段,分析已运营有轨电车线路钢轨非正常磨耗的现状、分布规律以及典型磨耗区段的线路特征。实测过程中发现,部分轨道内外股钢轨踏面已偏离原始廓形,依靠外股的刚性导向作用,过大的横向作用力导致曲线外股侧磨严重。半径400 m以下的小曲线段钢轨主要磨耗类型为有规律的波浪形磨耗,属于典型的“响应型”波磨,符合有轨电车轻载运行的特点。

通过调整刚性接触网正弦波拉出值改善运营线路中弓网异常磨耗的应用实践

[目的]我国早期设计的城市轨道交通线路的刚性接触网以正弦波布置方式为主,运营中普遍存在弓网异常磨耗情况。已运营线路受正线轨行区施工条件限制,无法进行大范围施工改造,致使此问题长期得不到解决,需要研究其优化调整措施。[方法]通过计算正弦波拉出值布置方式下受电弓表面各计算段工作时与接触网的滑动摩擦距离,并对各计算段的滑动摩擦距离占比进行了统计分析,找出致使受电弓异常磨耗的3个原因。结合运营线路定位点的布置情况,调整拉出值数据,依次对这3个原因提出了优化措施。对比了优化前后的正弦波拉出值,并对优化调整措施的效果进行分析。[结果及结论]与原有正弦波布置方式的拉出值相比,优化后布置方式的拉出值中,受电弓磨耗最大倍数由6.23倍下降至1.47倍,受电弓磨耗平均值倍数由3.52倍下降至1.08倍。在西安地铁2号线部分区段实施了该优化措施后,2年内弓网无明显异常磨耗,受流质量良好。

小半径曲线段钢轨打磨对轮轨动力特性影响分析

针对铁路小半径曲线钢轨病害实施个性化钢轨廓形打磨,定期观测打磨后线路状态,通过钢轨廓形采集及轨面状态分析,结合车辆-轨道动力学模型对钢轨打磨效果进行评价,探讨钢轨廓形保持水平及合理养护周期。研究结果表明:个性化钢轨廓形打磨后,轮轨接触关系得到显著改善,算例中车体横向加速度、垂向加速度、轮轨横向力分别降低9.58%、8.09%、15.81%;轮轨磨耗指数降低22.99%,有效降低钢轨磨耗速率,延长使用寿命。在打磨12个月后,各项动力学指标表现仍优于打磨前,验证个性化钢轨廓形打磨是可行的。随着打磨后通过总重的增加,12个月左右钢轨表面开始出现病害并快速发展,廓形产生较为明显的磨耗,建议将此时线路通过总重所经历的时间作为钢轨廓形的打磨周期。

改进希尔伯特-黄变换方法在钢轨波磨检测中的应用

针对现有钢轨波磨检测方式检测效率低,检测精度不高而致使检测难的情况,提出利用Gocator传感器获得钢轨波磨检测数据,再通过小波变换和改进希尔伯特-黄变换对检测数据进行处理及分析的新方法。该方法以钢轨波磨检测数据为研究对象,首先,采用Gocator传感器获得钢轨波磨检测数据;然后,使用含噪信号与降噪误差比法,将因车体振动等因素而产生的影响诊断准确性的噪声从所采数据中分离,利用小波变换和希尔伯特-黄变换对去除噪声后的数据进行处理及分析;最后结合时域和频域特征进行缺陷识别。通过仿真研究证明,含噪信号与降噪误差比法与总体平均经验模态分解的优越性。同时,实验研究表明,希尔伯特-黄变换相较于小波变换在钢轨波磨细微信号识别方面具有明显的优势,为钢轨波磨的诊断提供了一种切实可行的方法。

高弹扣件轨道车轮间振动波的反射对钢轨短波长波磨的影响

地铁线路使用高弹扣件的直、曲线段均出现严重的短波长钢轨波磨(25 mm^30 mm)。针对该问题,在时域建立多车轮板式轨道系统模型研究了车轮间钢轨振动波反射而引起的垂向动态轮轨作用力。轮轨之间非线性的滚动接触等效为二维接触模型,其中纵向滑移区内的磨损与切应力引起的摩擦功成比例。综合瞬时轮轨动力学、接触力学和轮轨的长期磨损,对单、多轮轨作用下高弹扣件地铁线路以及普通扣件线路中钢轨波磨的进化过程分别进行仿真,通过对比结果表明使用高弹扣件地铁线路钢轨短波长波磨异常增长主要原因是钢轨振动波在临近车轮间的反射使得垂向动态接触力剧烈波动而加速轮轨间的不均匀磨损。最后,调频钢轨吸振器(TRD)引入系统模型并分析了其对这类短波长波磨的抑制作用,仿真结果表明TRD可以有效缓解车轮间的振动波反射以及相关的短波长波磨的异常增长。

地铁钢轨波浪磨耗检测系统研制及应用

针对深圳地铁的钢轨波浪磨耗现象,研制了一种基于嵌入式微型平台、利用惯性基准法动态测量钢轨波浪磨耗缺陷的车辆动态检测系统。基于ARM Cortex-A9微处理器和现场可编程门阵列设计了高频数据采集板卡,实现了小型化、低功率、多样化数据集成及处理;基于惯性基准法实现对钢轨短波不平顺的合成并进行标定试验和现场应用。结果表明:该检测系统不受检测速度和弦长的限制,满足现场对波浪磨耗定性分析的要求,其检测准确性、一致性等满足现场要求;能够通过车载动态检测替代人工对于短波不平顺的测量,显著提高现场对轨道不同波长状态的检测效率;该系统的小型化设计使其不必占用专门检测车资源,具有良好的经济效益。

轮轨异常振动对地铁车辆部件的影响分析

文章针对地铁车辆在长期服役过程中产生的轮轨异常振动问题,从直接影响轮轨关系的轨道不平顺、车轮多边形和钢轨波磨三个方面入手,分析了不同频段内、不同激扰源导致的轮轨异常振动对车辆部件的影响。结果表明:在低频段内,轨道不平顺激扰下,车辆部件的异常振动主要表现为车体和构架的异常振动,车体异常振动降低乘客的舒适性,构架的异常振动加速构架疲劳裂纹的形成;在中高频段内,车轮多边形和钢轨波磨的激扰下,固有频率为中高频率的部件容易被激发,产生异常振动,致使部件(例如一系钢弹簧)出现裂纹、松脱、断裂。文章建议利用车载故障诊断系统来监测全线路的振动情况,当监测到线路轨道不平顺出现异常时,可通过降低列车运行速度来缓解轮轨异常振动;当监测到钢轨波磨和车轮多边形磨耗时,可通过镟轮以及对波磨区间进行打磨等措施来缓解轮轨异常振动。

考虑轮轨匹配的地铁车轮磨耗分析

地铁车辆运营过程中,磨耗问题一直存在,而且曲线磨耗问题越来越严重,地铁轮轨匹配对运营安全和钢轨寿命有重要影响。首先建立地铁车辆动力学模型,随后采用Braghin磨耗模型,计算轨底坡、钢轨打磨和曲线参数对于车轮磨耗深度的影响。计算结果表明,LM踏面与60轨接触时1/20轨底坡其轮轨接触点分布均匀,而DIN5573踏面与60轨接触时1/20轨底坡会出现跳跃,1/40时轮轨接触点分布更加均匀。当选用LM踏面时,在直线上磨耗较大,曲线磨耗较小,1/20的轨底坡磨耗较小。选用DIN5573时,1/40轨底坡的磨耗较小。钢轨打磨可以减小车轮磨耗20%左右,同时选用较大的曲线半径和超高有助于减小车轮磨耗。