某高速铁路钢轨伤损原因分析

某城际高速铁路开通运营仅约半年,使用的U71MnG60kg／m热轧钢轨在某车站列车进站端的半径为600m的一曲线路段上随机出现多处严重轨头踏面掉块伤损。经对钢轨伤损状态的分析以及化学成分分析、拉伸性能测试和金相检验对掉块伤损的原因进行了分析。结果表明：钢轨轨头踏面的掉块伤损是由其表层的马氏体组织造成,而马氏体组织的产生则是因列车车轮对钢轨的严重摩擦所引起的。     

某高速铁路钢轨踏面伤损原因分析

某高速铁路钢轨踏面存在多处凹坑。采用宏观观察、扫描电镜及能谱分析、金相检验、硬度测试等方法,对钢轨伤损的原因进行了分析。结果表明:钢轨踏面凹坑是由于列车运行中金属异物压入所致;异物镶嵌在动车组车轮踏面上,随车轮转动对钢轨造成连续碾压,形成一系列凹坑;由于异物硬度远高于钢轨基体,因此异物压入后钢轨基体组织产生严重塑性变形和微裂纹。     

地铁列车轮径尺的研制

地铁列车轮径尺的研制朱小瑶（上海市地铁公司车辆厂上海２０００３１）１概述上海地铁使用的电动列车是由西德引进的整车产品，其车轮尺寸标准与国产车辆有所区别，主要区别是：（１）国内大部分客车采用整体辗钢车轮，车轮直径为９１５ｍｍ；进口电动列车车轮踏面为磨耗...     

列车车轮踏面剥离机理研究

本文分析讨论了列车车轮踏面剥离现象的形成机理，通过模拟轮轨各种接触式试验的方法分析了列车制动状况及其与轮轨摩擦力之间的联系。并针对我国铁路的具体情况分析了车轮踏面剥离在我国的成因。     

重载机车车轮擦伤下的轮轨动态响应

车轮踏面擦伤会造成剧烈的轮轨冲击作用,加剧车辆和轨道结构部件的疲劳破坏。为揭示实际车轮擦伤状态下的重载机车-轨道耦合振动响应特征,基于车轮擦伤的现场实测数据,拟合出了车轮擦伤模型。采用重载机车-轨道耦合动力学模型,详细考虑了钢轨垫层与扣件弹条相互作用,分别从时域和频域角度仿真计算了机车车轮擦伤引起的轮轨动态响应。研究结果表明:实际车轮擦伤呈不对称的几何形状;车轮擦伤激起的冲击力对轨道部件影响较大;车轮擦伤可能引发钢轨与扣件系统的短暂分离。研究结果可为踏面损伤识别、轨道部件检修提供理论参考。     

考虑轮轨材料等效疲劳损伤车轮扁疤引起的轮轨冲击力学响应

车轮扁疤是车轮踏面缺陷常见形式之一,会产生较大的轮轨冲击,影响列车运行的平稳性和安全性.该研究建立了三维轮轨滚动接触有限元模型,采用显式有限元法研究了车轮扁疤引起的轮轨冲击力学响应,描述了车轮扁疤冲击钢轨整个过程中轮轨接触状态的变化,着重分析了轮轨材料疲劳损伤与应变率效应对轮轨冲击响应的影响,并讨论了列车速度、扁疤长度...     

75kg/m热处理钢轨断裂原因分析

某线路发生一起PD3 75Kg／m热处理钢轨横向断裂。采用光学和电子显微镜及能谱仪对断裂钢轨进行了宏、微观分析。结果表明,钢轨轨头踏面表层为厚约2～3mm、硬度为498HV的马氏体组织;次表层为厚约3mm、硬度为312HV的回火索氏体组织;里层是硬度为380HV的细珠光体组织(即钢轨的正常组织)。钢轨轨头踏面表层的马氏体是用KD286焊条对钢轨进行堆焊所形成,次表层的回火索氏体是堆焊时热影响造成。在车轮力的作用下,表层与次表层的交界处产生裂纹,随后裂纹不断扩展而导致钢轨断裂。     

一种新型改进踏面在某高速动车组上的应用可行性分析

转向架是动车组上最重要的部件之一,其直接承受车辆与线路轨道间相互作用的全部载荷及冲击,而转向架车轮踏面作为与轨道直接接触的部位,其形状对列车动力学性能和车轮的磨耗程度有很大影响;为了提高某高速动车组的动力学性能和延长车轮旋修周期,提高列车乘坐的舒适度,本文提出一种新型改进踏面ZH1踏面,并将其与国内已经成熟运用的踏面做...     

车轮踏面轮廓检测仪校准方法及装置研究

正车轮踏面轮廓检测仪是一种方便快捷的便携式车轮踏面轮廓的检测仪器,它可以在列车不落轮方式下对车轮踏面轮廓进行扫描,快速准确计算出踏面轮缘高度、轮缘厚度、QR值等踏面磨损信息。但目前为止,还没有针对这类车轮踏面轮廓扫描型仪器成熟的计量校准方法。本文针对这类轮廓扫描仪探讨其校准溯源方法,并设计一套合适的校准装置,用于该类检测仪的量值溯源。     

一种基于自适应形态提升小波的车轮踏面擦伤识别新方法

结合列车轴箱与车轮振动关系以及轨道激扰对列车振动的影响,分析了通过周期性冲击响应提取车轮踏面擦伤的可行性;通过对高速列车轴箱振动模型的分析,提出采用改进的自适应形态提升小波(IAMGLW)对列车轴箱垂向振动信号分析的方法;实测轴箱垂向振动信号的分析结果证明了IAMGLW对分析高速列车轴箱振动信号的有效性。与自适应形态提升小波(AMGLW)相比,IAMGLW通过前置滤波以及对梯度阈值的改进使其能够有效地保留一定梯度范围内的冲击响应,滤除幅值较大的随机冲击且抗噪能力强。同时该算法只涉及加、减和比较运算,计算简单、快速,可应用于车轮踏面擦伤的在线监测与诊断。     

现代轨道交通刹车材料的发展与应用

分析了轨道交通车辆用盘形制动装置中闸片/制动盘组成的摩擦副的工作条件及其对材料的要求,介绍了铸铁闸片、树脂基闸片、铁基和铜基粉末冶金闸片的性能特点及适用领域,重点分析了粉末冶金闸片各组元的功能及摩擦磨损性能调控机制.基于制动盘热斑形成机理,阐明了闸片形状与排布对制动盘热源分布的影响规律.阐述了铸铁、铸钢、锻钢、金属基复合材料和C/C复合材料制动盘的研究进展,并指出了现代轨道交通刹车材料设计与制造的研究热点及研究方向.     

Modelling rail vehicle brake pad wearout and replacement

Inspections of rail vehicle multiple units are scheduled in British Rail mainly subject to the recommended interval between inspections of brake pads. This paper presents the development of a model of brake pad wear based on regression analysis and its subsequent use in the consideration of replacement and inspection strategies. The current scrapping size of 11 mm on motor vehicles proved to be too high for it was possible to extend pad life by as much as a third by reducing the scrapping size to 7 mm. On trailer vehicles it was found that the current scrapping size of 6 mm was satisfactory.     

Entwicklungstrends in der Scheibenbremstechnologie für Schienenfahrzeuge

Developing trends in disc brake technology for rail application The substitution of conventional ferrous materials by light-alloy solutions gives the opportunity for significant reduction of the rotating masses in the bogie and by that a decrease of energy consumption. The potential of conventional Al-cast-alloys is not suitable to solve this. Castable MMC-materials are a high-promising alternative. Under economic pressure MMC-solutions need not to be only superior but also cost effective. And due to the low ductility of those particulate reinforced materials there is a need for new concepts. Locally optimised disks consist of a ductile carrier [body] with wear resistant rubbing surfaces. This led to several prototype disk brakes manufactured by different casting processes. This paper gives an overview about the state-of the-art and newly developed manufacturing routes and materials, metallic and non- metallic, for rail disk brake application.     

车轮结构对转向架区域噪声的影响

为了解车轮结构对转向架区域噪声的影响,基于RAYNOISE软件平台,建立转向架区域噪声预测模型。利用该模型,预测了转向架区域内侧及外侧各场点的噪声,分析了动/拖车车轮、车轮制动盘以及低噪声阻尼车轮对转向架区域各场点噪声的影响。预测结果表明：动车车轮、拖车车轮两种车轮结构对钢轨噪声的影响很小,而车轮噪声及转向架区域的噪声影响显著,直型辐板的动车车轮结构能较好地降低轮轨噪声及转向架区域噪声,有利于降低车外噪声。当车辆运行速度为200 km/h、250 km/h时,安装车轮制动盘有利于减小转向架区域各场点噪声,场点4位置降噪量分别达到0.4 dB(A)和0.9 dB(A)。低噪声阻尼车轮可以在一定程度上降低转向架区域各场点的噪声,三种阻尼车轮分别使场点4位置的降噪量达到8.0 dB(A)、8.0 dB(A)、4.6 dB(A)。     

鼓式制动器制动不稳定时变特性分析

由于工作环境复杂多变,制动器工作不稳定而导致振动和噪声,鼓式制动器制动时的温度变化对制动不稳定性影响较大,研究制动不稳定性影响因素及其制动不稳定时变特性具有实际工程意义。基于鼓式制动器四自由度接触模型,分别在Hypermesh和ABAQUS中建立鼓式制动器制动鼓和制动蹄总成模型与摩擦制动接触模型并进行试验验证;通过热机耦合动态分析,研究制动鼓温度对制动应力的影响;分析弹性模量和热膨胀系数对鼓式制动器制动不稳定时变特性的影响。分析表明：制动不稳定性是摩擦力耦合所致;制动过程中制动鼓温度与应力相互作用且均先快速上升后缓慢下降;鼓式制动器制动不稳定时变特性主要体现在不稳定模态个数及不稳定倾向系数（tendency of instability, TOI）值的变化,制动温度变化导致弹性模量变化,引起不稳定模态个数和TOI值略有变化,弹性模量对鼓式制动器制动不稳定时变特性影响较小;制动温度变化导致热膨胀系数变化,引起不稳定模态个数和TOI值先大幅降低后略有升高,热膨胀系数对鼓式制动器制动不稳定时变特性影响较大。研究结果对改善汽车制动声品质具有一定指导意义。     

Locomotive wheel failure from gauge widening/condemning: Effect of wheel profile,brake block type,and braking conditions

A finite element model accounting for heat partitioning at brake block–wheel and rail–wheel interfaces is used to investigate the effect of locomotive wheel profile, wheel diameter, brake block type, nature of braking (independent, synchronized, and drag), braking frequency and braking cycles on wheel gauge for tread braked, locomotive wheel sets. A train running model estimates heat generation rates during braking for assumed operating and braking conditions. Wheel profiles and brake block types used in the work, match with that used by Indian Railways. Bending at hub–disc and disc–rim interfaces is seen to primarily control axial deflection of wheels. While gauge reduction is observed during braking, gauge increase is seen during subsequent cooling. Maximum gauge increase occurs as the wheels finally cool down to room temperature. S-shaped wheels are seen to be better suited than straight plate and parabolic profile wheels for avoiding excessive gauge change. Locomotive wheel failure from gauge widening and condemning, albeit at different times, is seen to occur with independent braking for locomotives fitted with straight plate, S-shaped as well as parabolic profile wheels.     

湿喷机液压制动系统制动阀性能研究

为了研究串联式双回路液压制动阀对湿喷机制动性能的影响,根据制动阀结构及工作原理,考虑稳态液动力等非线性因素,采用键合图理论建立了液压制动系统的动力学模型,基于MATLAB平台仿真分析了制动阀的静、动态特性,并在湿喷机上搭建实验平台进行其制动性能测试。结果表明：制动阀输出压力具有比例特性,后桥制动响应快于前桥,且后桥制动压力约大于前桥制动压力0.2 MPa;制动阀双段制动压力梯度的设计可以满足湿喷机在高低速行驶时动能差别较大的制动需求;制动阀阶跃响应迅速,系统能在0.3 s内趋于稳定,且无明显压力超调,制动性能稳定;在制动阀复位阶段,制动油缸将工作腔油液迅速排入油箱,解除制动。制动压力的测试值与仿真值基本吻合,验证了所建模型的准确性。研究结果可以为制动系统的参数匹配和制动阀结构优化提供参考。     

Locomotive wheel failure from gauge widening/condemning: Finite element modeling and identification of underlying mechanism

Gauge change in straight plate, locomotive, railway wheels is studied using finite element analysis. The study accounts for residual stresses generated during wheel manufacturing and fitment of the wheel on locomotive axle. A validated thermal model accounting for heat loss to rail, brake blocks and ambient air is considered for accurate prediction of wheel temperatures for a given train running and braking history. Results are obtained for low- and high-friction, composite brake blocks used by Indian Railways for two limiting braking scenarios: (i) synchronized braking where braking effort is uniformly distributed on all brake blocks and (ii) independent braking where braking effort to decelerate a train is provided solely by locomotive brake blocks. Results show that bending at hub–disc interface predominantly governs the gauge change. While compressive hoop stresses in the tread region, occurring from rim heating during braking, cause gauge reduction, tensile hoop stresses in the tread region, occurring during wheel cool down cause an increase in wheel gauge. Importantly, while gauge condemning is a transient phenomenon occurring only during braking, gauge widening is “permanent” as it exists even after the wheels cool to room temperature. Allowable reduction of wheel gauge of 0.5 mm, currently used by Indian Railways, is found to be highly restrictive. In fact, in service wheel failure based on this criterion is observed in all braking scenarios considered.     

超深矿井提升机制动盘热性能分析与优化

超深矿井提升机制动盘在紧急制动过程中由于受到摩擦循环热载荷的作用，内部产生较大的热应力，同时高温会导致制动盘和闸片摩擦制动性能下降甚至失效。针对制动盘制动热性能问题，根据热传导理论和有限元分析方法，建立了制动盘组件三维有限元模型，采取直接耦合方法对制动盘制动过程中的热应力场进行模拟研究，并通过实验验证了仿真参数设置的正确性。分析了闸片数量和排布方式对制动工况下制动盘温度和应力分布的影响。结果表明，在制动阶段，制动盘摩擦面温度先急剧上升，后缓慢下降，摩擦面温度呈现锯齿状波动性变化，制动过程中应力变化规律与温度变化规律相同。原制动盘在制动过程中的最高温度为134.8℃，最大应力为230.2 MPa，高温和大应力区域集中于摩擦面附近；增加闸片数量的制动盘最高温度为142.4℃，最大应力为251.1 MPa，高温和大应力区域同样集中于摩擦面附近；改变闸片排布方式的制动盘最高温度为86.5℃，最大应力为119.1 MPa，高温区域和大应力区域范围较小。由此可知，改变闸片排布方式更能显著降低制动盘温度和应力，并且温度场和应力场分布更均匀。研究结果可为制动盘热性能优化设计提供理论参考。     

在线钢轨断裂原因分析

U75V热轧钢轨铺设在曲线地段使用超过3a(年),其中一支钢轨发生断裂,部分钢轨出现剥离掉块。当查找断裂原因,对断裂钢轨进行了理化检验。结果表明:轮轨接触应力过大,超过了钢轨接触疲劳强度,由于疲劳裂纹萌生和扩展的速率大于磨耗速率,在钢轨塑性变形层表面萌生并形成了疲劳裂纹,并沿变形流线方向疲劳扩展,在轮轨接触圆角处距表面2 mm处形成了疲劳核伤,在车轮的反复作用下发生了断裂。