便携式双L型测头钢轨外形测量仪的研究

比较分析已有钢轨测量仪器,研究了双L型测头五连杆钢轨外形测量仪,建立测量模型与逆解模型。针对不同测量规格钢轨的需要,对五连杆参数进行优化仿真。用Matlab模拟编码器采样过程,对原理误差、编码器量化误差进行计算。理论分析结果表明:仪器能测量钢轨轨头以及轨头两侧下颚的外形,测量范围宽,为钢轨磨耗的研究提供可靠数据。     

便携式双侧轮轨外形测量仪研究

设计了既能测量车轮又能测量钢轨的双侧轮轨外形测量仪,为轮对与轨道接触几何的研究提供可靠数据。给出机械设计方案和五连杆的数学模型。针对被测轮对和钢轨,对五连杆参数进行优化仿真,以适应量程和精度要求。模拟编码器采样过程,对测量模型误差进行仿真计算。     

基于DSP的铁道钢轨外形磨耗测量仪数采系统

根据钢轨外形磨耗测量仪的工作原理,设计了基于DSPTMS320F2812数据采集系统的硬件方案和软件方案.主要介绍了光电编码器与DSP的硬件接口及数采系统的供电方案;并阐述了EV模块的初始化程序和钢轨轨头数据采集与处理流程.实践证明,该系统能够准确、方便地测量铁道钢轨轨头曲线外形,并计算得出垂直磨耗与侧面磨耗值.     

基于磨耗控制的重载铁路钢轨打磨廓型优选研究

以重载铁路瓦日线为研究对象,对打磨前后钢轨进行跟踪观测,基于轮轨接触磨耗理论及mixed Lagrangian/Eulerian方法建立的高速轮轨稳态滚动接触有限元模型,将4种打磨后钢轨廓形分别与LM车轮匹配,优选出一种最适合瓦日线的钢轨廓形。结果表明:廓形1钢轨质量指数TQI及磨耗速率均最大;当廓形1与LM踏面接触时接触点对分布较为集中,等效锥度最大,接触斑内质量流密度及磨耗功最大值均最大,轮轨间受到应力最大,轮轨磨耗较大;廓形3钢轨质量指数TQI及磨耗速率均最小;当廓形3与LM踏面接触时接触点分布较好,等效锥度最小,接触斑内质量流密度及磨耗功最大值均最小,轮轨磨耗最小。故仅从磨耗控制角度考虑,研究表明廓形3廓形为最优的钢轨打磨廓形。     

钢轨磨耗动态测量中激光光条中心的快速提取

针对钢轨磨耗动态测量中激光光条中心快速精确提取的问题,提出一种卡尔曼滤波和Hessian矩阵相结合的激光光条中心快速提取方法。首先,利用卡尔曼滤波实时预测钢轨磨耗动态测量中激光光条在图像中所在区域;然后,在预测的激光光条区域内,逐行搜索图像灰度最大点,将该灰度最大点作为激光光条图像中心的初始位置,在激光光条图像中心初始位置处利用Hessian矩阵计算得到光条中心的亚像素图像坐标;最终实现在激光光条区域内光条亚像素图像中心的快速提取。该方法显著减少了搜索区域及高斯卷积的数目,提高了激光光条中心提取的鲁棒性及速度。实验结果表明,在保证激光光条提取精度的前提下,每帧提取时间可达到1.6 ms。     

轨道轮外形测量仪的研究

为了填补我国轨道轮踏面外形测量的空白,研制了一种便携式的轨道轮踏面外形测量仪.该装置由测量部分和手持PDA组成.测量机构测量过程中,编码器采集数据,并通过蓝牙发送给PDA进行数据处理及显示.无线传输,用手持PDA代替电脑处理数据.给出了测量原理,仿真了不同踏面对测量机构参数选择的影响,并对测量模型的原理误差进行了分析.     

高速铁路小半径曲线钢轨磨耗影响因素分析

随着高速铁路运营里程的增大和运量的激增,钢轨磨耗成为不容小觑的问题,尤其在小半径曲线段钢轨磨耗更为复杂和严重。针对高速铁路小半径曲线段钢轨磨耗问题,利用SIMPACK多体动力学软件建立高速动车组车辆动力学模型,利用Archard磨耗模型计算钢轨磨耗深度,并分析不同运营工况、车轮磨耗状态及车辆一系悬挂参数和轨道参数对动车组车辆通过小半径曲线时钢轨磨耗的影响。仿真结果表明：动车组车辆以匀速、制动、牵引3种工况下通过曲线段时,制动工况下钢轨磨耗量最大,牵引工况下磨耗最小;车轮踏面磨耗加剧也会导致钢轨的磨耗量增大,而定期镟修车轮踏面可以减轻钢轨磨耗情况;车辆一系悬挂参数的变化对小半径曲线段钢轨磨耗的影响相对较小;为减小钢轨磨耗,宜采用较小的轨底坡和适当增加轨距,且曲线段超高设置不宜过大。     

不同磨耗状态钢轨中弹性波传播特性研究

区间线路钢轨若发生磨耗将会对弹性波传播产生影响,继而影响弹性波对伤损的识别.采用现场试验,验证半解析有限元方法的正确性;基于该理论方法,对五种不同垂直磨耗量的钢轨求解得到频散曲线,结合波结构对比分析了磨耗后钢轨的频散特性;以群速度变化为指标分析了对垂直磨耗敏感和不敏感的波结构特征,并仿真进行验证.研究表明:在不同垂直磨...     

地铁小半径曲线段钢轨磨耗分布发展特性分析

基于车辆-轨道耦合动力学模型和Archard磨耗模型,对小半径曲线地铁钢轨在不同轴重、摩擦因数和运行速度影响下的磨耗特性进行了分析与讨论。结果表明:左轨磨耗集中于轨肩,右轨磨耗集中于轨头中部,且左轨累积磨耗幅值均大于右轨。当轴重增加时,左、右轨磨耗量均随之增大。当摩擦因数增加时,左、右轨磨耗量均随之增大。当车速增加时,左轨磨耗量增大,右轨趋于减小。相对车速80 km/h而言,左轨磨耗40 km/h时趋向轨肩,60 km/h时趋向轨头中部;右轨基本不变。通过对钢轨型面预测分析可得:左轨磨耗集中于轨头中部及轨肩,且轨肩磨耗量较大,最大幅值位于钢轨横向位置18.506 mm处,达到0.820 mm;右轨型面均出现了不同程度的磨耗,且轨头中部磨耗量相对较大,最大幅值位于钢轨横向位置2.082 mm处,达到0.170 mm。     

钢轨滚动磨损性能试验研究

在JD-1型轮轨摩擦试验机上研究了轴重与曲线半径对钢轨滚动磨损性能的影响。结果表明：轴重与曲线半径是影响钢轨磨损的主要因素。试样磨损量随着载荷的增加而增加,也随着曲线半径的减小而增加;试样表面磨损形貌随着载荷与曲线半径的改变而表现出不同的变化,其中大载荷和小曲线半径试验使钢轨试样磨损程度严重,表面容易产生较明显的塑性形变以及龟裂现象;制动力条件下滚动试样磨损更为严重。     

铁路钢轨损伤机理研究

钢轨损伤一直是铁路运输中的一个关键问题，损伤类型主要是钢轨压溃、侧磨、波磨和剥离，占钢轨损伤量的80％以上。探讨了这几种钢轨的损伤形式，认为钢轨损伤加剧主要是因为轮轨之间表面摩擦力的增加所致；提高钢轨材质是预防钢轨损伤的最主要方法。     

车轮磨耗计算模型及其数值方法

综述国内外车轮磨耗理论模型及其数值方法,提出基于车辆轨道垂、横向耦合动力学、轮轨滚动接触力学和材料摩擦磨耗模型为一体的车轮磨损计算模型, 并发展相应的数值方法。模型中车辆结构和钢轨下部结构被简化成等效质量、弹簧和阻尼系统, 而钢轨用Euler 梁代替, 并考虑它的垂向、横向弯曲变形和扭转变形。利用修改的KALKER三维弹性体非Hertz 滚动接触理论和相应的数值方法计算轮轨蠕滑力和滑动量等参量;根据Archard材料磨损模型计算车轮的磨耗深度。利用该模型和相应的数值方法分析不同曲线半径情况下车轮的磨损情况,结果表明该模型可以较好地模拟车轮磨损的演化过程。给出列车通过曲线半径为350 m时车轮的磨损情况。数值结果表明,每个转向架下前轮对比后轮对磨耗严重,外轨上的车轮比内轨上的车轮磨耗严重。     

车速变化对钢轨磨损影响的数值计算与实验研究

用数值计算方法分析静态接触情况下,轮轨接触质点间蠕滑力、黏滑区的分布随横移量和摇头角变化速率的变化,利用模拟试验研究有制动力作用下车速对钢轨试样磨损特性的影响。结果表明:有制动力影响时钢轨磨损量随车速的增大呈非线性减小,在车速小于160 km/h时,钢轨磨损量随车速增加急剧减小,但是当车速超过200 km/h之后,磨损量随车速的增大而下降的趋势相对比较平缓;随着摇头角变化速率和横移量变化速率的增大,轮轨接触斑中最大滑动量逐渐减小,滑移区的面积减小,而黏着区的面积增大。     

超高速滑动电接触CuCrZr合金轨道表面磨损机制及电接触性能

电磁轨道发射具有典型超高速滑动电接触特性（出口速度大于等于2 000 m/s）,电磁轨道表面会发生磨损。为研究轨道表面磨损状态与接触电阻之间关系,通过开展电磁轨道发射试验,研究发射后的CuCrZr轨道表面沉积层的形成与磨损机制,揭示枢轨间静态接触电阻的演变规律,总结沉积层的形成与接触电阻的关联关系。结果表明：沿着发射方向,轨道表面沉积层覆盖面积逐渐增大,沉积层的形成机制由摩擦材料转移变为电枢表面熔化飞溅,表面磨损特征由机械磨损向电气磨损转变;由于轨道不同位置沉积层形成原因不同,导致表面粗糙度分布不一致,枢轨间静态接触电阻随接触沉积层形貌特征改变呈现上升、下降及波动3个变化阶段;并且枢轨间静态接触电阻随着接触压力的增大而减小。研究成果对电磁轨道发射装备的研究及发射动力学研究具有理论价值。     

Tribochemical Wear of Rail Steels Lubricated with Synthetic Ester-Based Model Lubricants

Headchecks are a common type of damage in heavily loaded curved freight tracks. This paper deals with synthetic ester formulations' ability to prevent damage caused by headchecks through mild tribochemical wear. An experimental study pertaining to wear and friction of two rail steels lubricated by two synthetic ester base fluids, TMP-oleate and TMP-C₈-C₁₀, has been carried out. Six different free fatty acids were used in this study to act as performance additives. Three of the fatty acids were mono-acids with different, straight, carbon chain lengths (stearic acid C₁₈, decanoic acid C₁₀ and octanoic acid C₈), one was a mono-unsaturated straight-chain fatty acid (oleic acid C_18:1) while two were dibasic acids with intermediate carbon chain length (C₉ and C₁₀). Each fatty acid was blended with either ester, one at a time. The tests were carried out by using a high frequency reciprocating friction and wear test machine. In these tests, the gage face/wheel flange contact was simulated, and all tests were conducted in the boundary lubrication regime. An initial contact pressure of 316 MPa and a maximum sliding speed of 0.11 m/s were employed during the tests. The tests showed a wide range of wear rates, as well as different surface features depending on the interactions between synthetic esters, fatty acids and steel. The use of stearic and azaleic acid in lubricating rail steels results in very smooth surfaces with significant differences in their wear rates.     

铁路轮轨疲劳磨损及节能降耗问题的研究

阐述了国内外铁路运输事业的发展历史与现状,指出当下高速铁路建设中存在的技术难题.为了解决轮轨之间的关键问题,研究了疲劳损伤产生和发展的机理和影响因素,结合轮轨接触疲劳的失效形式和磨损的特点,进一步提出预防和减缓疲劳损伤的具体措施.同时指出铁路事业的发展亟需解决节能效率和降低能源消耗等一系列问题,对高速铁路的建设和发展具有实际的意义和价值.     

PD3与U71Mn钢轨材料微观与宏观磨损性能分析

采用纳米压痕划痕仪与AFM,研究PD3与U71Mn钢轨微观力学性能与摩擦磨损特性,通过拉伸实验和JD-1轮轨模拟试验机研究2种钢轨的宏观力学特性与摩擦磨损性能。结果表明:2种材料力学性能在微观和宏观表现一致,即PD3钢轨硬度较大、抗压能力强,具有良好的抗磨损能力;U71Mn钢轨塑性高、韧性大,具有良好的抵抗疲劳的能力。微观实验结果显示,2种钢轨在载荷不大时都以磨粒磨损为主,随载荷增大,交变应力作用增强,受疲劳影响PD3钢轨划痕两侧出现沟纹;U71Mn划痕损伤在犁沟摩擦力作用下,产生塑性变形。微观与宏观实验结果具有一致性,对2种钢轨磨损特性的测量误差在5%之内,因此在一定程度上可以用微观实验来代替宏观实验研究钢轨材料的摩擦磨损特性。     

高速与重载铁路钢轨损伤及预防技术差异研究

结合多年的研究与调查,分析了高速与重载铁路钢轨损伤与预防技术的差异。钢轨侧磨与压溃是重载曲线段钢轨的主要损伤类型,而高速铁路钢轨主要表现为疲劳损伤特征;根据磨损与疲劳的相互制约与竞争关系,提出了高速与重载铁路钢轨选材及车轮型面选择的不同要求;阐述了高速与重载铁路钢轨不同曲线轨头非对称打磨技术的原理及应用。