轮轨技术是京沪高速铁路的必然选择 --兼论日、德磁浮系统的现状

自1994年以来,多次专家论证均认为,建轮轨式京沪高速铁路是可行的。1999年有三位院士提出,中国不宜发展轮轨列车,而应大力发展磁悬浮列车。文章介绍了三位院士的基本观点。为什么世界上已有近10个国家和地区已建、在建或计划近期建设轮轨式高速铁路运营线,却至今还没有建设一条磁悬浮的运营线？特别是为什么连有长期试验研究经验的日本、德国国内,对发展磁悬浮系统还有不小的争议呢？笔者以为,要害在于磁浮系统的经济效益太差,技术也不完全成熟,这才是决定的因素;磁浮系统除速度比轮轨式较高之外,无论技术上、经济上,与民航及轮轨式高速铁路相比,几乎没有任何优越之处,因此称之为"技术跨越"难以成立。建议：把磁浮系统应用于高速铁路,只宜做跟踪性、可行性研究,不宜花若干亿去建试验线,关键是要尽快批准轮轨式京沪高速铁路立项上马。     

高速铁路轮轨作用力的全息辨识模型

结合最优控制理论、卡尔曼滤波方法以及轮轨蠕滑理论,该文建立了轮轨作用力的全息辨识模型,并将模型的反演结果与动力学解答和实验测量结果作对比,验证了模型的适用性。首先,根据车辆系统的状态空间方程,设计一个最优化加速度状态跟踪器,将轮轨作用力辨识问题转换成为最优控制策略的设计问题;然后,利用SVD （singular value decomposition奇异值分解）分解技术对最优控制问题进行逆向求解,完成系统的动态载荷预测值的辨识;进一步结合卡尔曼滤波技术及加速度测试值,对辨识动载荷预测值进行正向修正,得到左、右轮轨垂向力及轮轴横向力;最后,结合轮轨蠕滑理论,将左、右轮轨横向力转换为到左、右轮轨垂向力及轮对横移量的函数,消减不适定性,从而能够分别辨识出轮轨左、右的横向力。辨识模型得到的结果与动力学解答的相关系数分别达到0.65、0.8以上,与实测载荷的相关系数分别达到0.51、0.69以上。     

高速列车转向架技术研究

高速铁路运营对转向架技术提出了更高要求,为能设计出性能更优越的动车组转向架,调查了中国高速动车组的线路条件、动车组的车轮踏面磨耗情况,分析轮轨匹配关系;动力学分析中考虑了转臂节点、抗蛇行减振器、空气弹簧等部件的非线性特性,橡胶、减振器等减振元件高低温变化条件下车辆参数的变化,电机弹性悬挂方式等,在实际轮轨匹配关系基础上建立了车辆系统动力学模型。动力学系统仿真选择了最优悬挂参数,结合部件台架测试对悬挂元件进行了工程化设计;为掌握转向架服役周期内关键部件可靠性,对运用动车组转向架进行了大量的动应力测试,系统分析了中国无砟轨道条件下转向架主要承载区域载荷随车辆运营周期、不同气候条件、不同线路条件下的变化趋势,建立了中国高速列车载荷谱体系。通过结构、悬挂、传动、制动、焊接、降噪、轮轨等系统集成,形成高速列车转向架技术体系。     

轮轨技术是京沪高速铁路的必然选择--兼论日、德磁浮系统的现状

自1994年以来，多次专家论证均认为，建轮轨式京沪高速铁路是可行的。1999年有三位院士提出，中国不宜发展轮轨列车，而应大力发展磁悬浮列车。章介绍了三位院士的基本观点。为什么世界上已有近10个国家和地区已建、在建或计划近期建设轮轨式调整铁路运营线，却至今还没有建设一条磁悬浮的运营线？特别是为什么连有长期试验研究经验的日本、德国国内，对发展磁悬浮系统还有不小的争议呢？笔认为，要害在于磁浮系统的经济效益太差，技术也不完全成熟，这才是决定的因素；磁浮系统除速度比较轨式较高之外，无论技术上、经济上，与民航及轮轨式高速铁路相比，几乎没有任何优越之处，因此称之为“技术跨越”难以成立。建议：把磁浮系统应用于高速铁路，只宜做跟踪性、可行性研究，不宜花若干个亿去建试验线，关键是要尽快批准轮轨式京沪高速铁路立项上马。     

车轮多边形态下机车轮轨动态响应研究

某和谐型电力机车车轮运营中表现出较为严重的多边形磨耗,对机车的零部件失效、乘坐舒适性和运行安全性产生较大影响。为研究车轮多边形态下机车轮轨动态响应规律,基于SIMPACK软件建立了考虑机车牵引行为和轮对、钢轨等部件柔性的刚柔耦合动力学模型,利用机车振动试验结果对模型进行验证。研究了典型车轮多边形阶次、幅值和运行速度等对轮轨力和振动响应的影响,并分析了机车牵引行为对轮轨蠕滑率/力和车轮磨耗的影响。结果表明,速度等级为70 km/h时,车轮18阶多边形态下激发了轮对一阶弯曲共振,出现了轮轨力波动大和机车异常振动的现象;机车牵引状态下显著增大了纵向蠕滑率的波动幅值,并提高了纵向蠕滑力,导致轮轨磨耗指数相比无牵引工况下大幅增加,加剧车轮多边形磨耗的发展。     

客货共线无砟轨道轮轨力统计特征研究

客货共线无砟轨道,相较于客运专线,货车轴重的增加势必造成列车荷载的增大,而轨道结构直接承受列车荷载的作用,因而有必要对客货共线无砟轨道轮轨力荷载的统计特征做进一步研究。该文以客货共线CRTS I型板式无砟轨道为研究对象,选取遂渝线蔡家车站和渝怀线鱼嘴2号隧道两个测点,应用IMC动态数据采集系统测取过往客、货车垂向轮轨力。运用轮轨系统耦合动力学理论建立车辆-轨道垂向耦合动力学模型,计算不同车速和不同轨道不平顺激励下客、货车轮轨力,结合实测数据,分析客货共线无砟轨道轮轨力的统计特征,得出以下结论：客货共线无砟轨道轮轨力呈近似正态分布,95%以上客车轮轨力分布于45 kN~90 kN,95%以上货车轮轨力分布于100 kN~150 kN,与实测所得数据基本吻合;客货车轮轨力概率密度曲线随车速和不平顺幅值的增大而逐渐变得“矮胖”,轮轨力分布范围随车速增大和线路状况劣化而逐渐增大,且线路状况对轮轨力分布的影响远大于车速;以1.5倍静轮重和轮轨力最大峰值为控制指标,建议客货共线无砟轨道客车车速控制在180 km/h以下,货车车速控制在100 km/h以下。     

轴重40t车辆车轮扁疤冲击振动特性研究

建立轴重40 t车辆-轨道动力学模型,采用变化车轮半径的方法模拟扁疤作用下的轮轨相互作用特征,分析轮轨冲击动力荷载特性。结果表明,车轮扁疤将激发出高频轮轨冲击荷载,高频区能量占主导。扁疤临界速度作用下轮轨冲击荷载达到峰值,扁疤越长,临界速度越高,扁疤长度为10,20,30和40 mm时临界速度分别为30,50,70和80 km/h,扁疤长度超过50 mm时,临界速度大于重载车辆最高运行速度100 km/h。高频区的轮轨荷载主要存在于轮轨界面,不会引起钢轨变形,频率在850 Hz以下时轮轨动荷载才能有效传至轨下基础,根据轨枕设计极限荷载,建议车轮扁疤长度不应超过40 mm。     

时速160km快速轨道交通架空刚性接触网关键技术研究与应用

<正>获奖情况：2022年中国安装协会科学技术进步奖二等奖一、成果研究背景刚性接触网具有结构简单、无张力补偿、适应小断面隧道安装等特点,但研发初衷是为了解决既有低净空隧道内电气化线路接触网的安装问题,列车运行速度一般在100km以下。该成果实施前,刚性接触网系统在国内地铁的最高运营时速在80km～120km,国铁线路最高运营时速在120km～140km,在国外也处于时速160km及以上速度等级的技术验证阶段,国内外此领域的设计、     

车轮滚过钢轨错牙接头处产生的轮轨冲击噪声机理分析

当列车通过钢轨错牙接头时,会产生强烈的冲击并引起冲击噪声。为了探明铁路线上列车通过钢轨错牙接头处产生的轮轨冲击噪声,建立了基于车轮-轨道相互作用的轮轨冲击噪声预测模型,计算分析了钢轨错牙接头激扰下轮轨冲击力和冲击噪声的特性。结果表明:车轮通过钢轨错牙接头时会产生剧烈的冲击力和冲击噪声;迎轮错牙引起的轮轨冲击力峰值比送轮错牙接头要大210.5 kN,而引起的冲击噪声比送轮错牙接头大10～20 dB(A)。错牙高度越大其引起的轮轨冲击力和轮轨冲击噪声也越大。钢轨错牙高度增加0.5 mm时,轮轨冲击力最大峰值约增大60～90 kN,而轮轨冲击噪声在全频段都会增加1～3 dB(A),钢轨错牙引起的轮轨冲击力与冲击噪声成正比关系。随着车轮运行速度的增加,其激发的轮轨冲击力相应地增加,P1力变化比P2力明显,车轮速度在100 km/h以上钢轨错牙引起的轮轨冲击噪声变化十分显著。     

轨道交通轮轨滚动噪声的预测

随着我国大规模的铁路提速改造工程的实施，以及大力发展高速客运专线，铁路列车的运行噪声给沿线的居住环境带来了严重影响。基于轮轨竖向及横向振动相互作用关系，根据结构声辐射理论，考虑大地反射的影响，推导了铁路轮轨滚动噪声声压级谱的理论表达式。为验证本模型的正确性，在轮轨高频振动响应和轮轨噪声计算两方面和有关文献实测结果进行了对比验证，此外还对我国既有线轮轨噪声进行了理论预测和现场实测，数值计算结果与实验结果具有较好的一致性。     

欧盟铁路系统技术法规体系构建初探

近年来,欧盟铁路互操作性得以迅速发展得益于欧盟成熟的技术法规体系。从1996年欧盟理事会关于泛欧高速铁路系统互操作性的96/48/EC指令和2001年3月关于传统铁路系统互操作性的2001/16/EC指令,到将这两个指令融合为关于欧洲铁路互操作性的2008/57/EC指令,从而形成了以2008/57/EC指令为基础,以互操作性技术规范（TSI）为实施规则,以标准为技术方案的欧盟铁路互操作性技术法规体系。欧盟铁路互操作性技术法规具有完整的体系和运行机制。本文从3个方面,分析阐释了欧盟铁路系统完整的技术法规体系。     

广东省城市轨道交通装备产业标准体系框架构建

轨道交通装备产业是广东省重点发展的战略性新兴产业之一.标准体系的构建能够有层次性地推动产业关键标准、空白领域标准的制修订,从而促进产业健康快速的发展.项目组充分研究了广东省城市轨道交通装备产业发展现状及国内外产业标准体系建设现状,在此基础上,本文结合现有轨道交通标准体系的成果经验,提出了广东省城市轨道交通装备产业标准体系,对促进广东省城市轨道交通装备产业的健康发展具有重要意义.     

三维交互技术在轨道交通枢纽空间导向系统中的应用

针对轨道交通枢纽复杂的空间结构,将虚拟交互技术引入了三维空间导向系统的设计与开发,在数字媒体领域对视觉导向系统的设计进行了新的研究。提出了开发中的设计原则及系统的功能架构,并基于Virtools平台探索了交互功能的设计和整合,分析了系统开发的流程以及关键技术的解决方案。     

城市高架轨道交通体系振动与噪声控制

高架轨道交通的振动与噪声问题是建设高架轨道交通的最大障碍,能否将振动和噪声控制在允许范围内,避免形成城市又玫公害已成为高架轨道交通在城市可行与否的关键,本文分析了城市轨道车辆在运行过程中产生振动与噪声的原因,并从振源与噪声源、振动与噪声传播途径及振动与噪声随物三个方面,综合阐述了可以采取的各种减振降噪措施,可为今后我国城市高架轨道交通体系振动与噪声控制研究提供参考。     

电磁轨道发射系统总体情景规划研究

在对电磁轨道发射系统总体分析的基础上,引人情景规划理论,探讨了基于情景规划理论的电磁轨道发射系统总体发展战略。通过对目前世界形势等宏观变量的诊断与分析,结合电磁轨道发射系统的关键技术变量,构造出未来电磁轨道发射系统的三种发展战略模式,并提出了今后的发展战略重点。     

青藏铁路空调客车IAQ影响因素研究

现行的铁路客车空调系统设计及其维护中存在一些影响IAQ的因素.本文从室内设计参数、新风采集、通风系统、通风方式及气流组织、增氧等几个方面研究了青藏铁路空调客车IAQ,并提出了在空调系统设计维护时应注意的问题.     

电磁轨道材料表面损伤及强化技术研究现状

轨道材料的性能是决定电磁轨道炮工程应用的关键因素。在大载流、高温的苛刻工况下,表面刨削、转捩和电弧烧蚀以及载流摩擦磨损是电磁轨道表面的主要损伤形式。综述了电磁炮轨道刨削现象及其产生原因和微观机理的研究现状,总结了转捩和电弧烧蚀对轨道性能的影响,概括了电磁轨道炮中载流摩擦磨损的特点,为开发新型轨道材料提供依据和借鉴。     

轨道交通噪声计算方法研究

通过建立轨道交通噪声理论计算模型，研究了轮轨相互作用关系及由轮轨表面不平顺而引起的滚动噪声，给出了车轮、钢轨辐射噪声声压级谱关系式，利用有关文献中给定的实验数据，计算了因轮轨表面粗糙度而引起的城市轨道交通噪声，计算结果表明大约在1700Hz以下频段，主要以钢轨振动噪声为主，而在1700Hz以上频段，车轮振动噪声占主导地位。     

Rail integrity management by means of ultrasonic testing

This paper discusses the monitoring of the condition of the OREX ore export line rails in South Africa. Ultrasonic testing is widely used to monitor defect development and growth as well as to plan and manage programs to ensure a high level of rail integrity. An overview of the performance and history of the line is given in terms of rail defect levels and derailments due to rail failures in relation to traffic volumes. Some of the inherent characteristics of the rails are discussed and related to the defect development. From the available data it is clear that the rails are degrading in a ‘wear‐out mode’, with increasing defect rates. The use of high technology ultrasonic testing equipment has enhanced the level of knowledge of the condition of the rails tremendously and has led to programs that actually improved the overall condition of the line and eliminated derailments due to rail defects.