地铁车轮多边形磨损对浮置板轨道振动特性的影响

车轮多边形磨损是地铁车辆运营过程中经常出现的现象,该现象易导致车辆和轨道结构发生异常振动。针对国内某地铁线路,在现场测试车轮多边形磨损状态基础上,通过测试对比有、无车轮多边形磨损的车辆通过地铁线路减振式钢弹簧浮置板道床段和非减振普通整体道床段时的轨道振动加速度,研究地铁车轮多边形磨损状态对轨道振动大小和减振特性的影响。结果表明：调查的地铁线路列车车轮存在13 阶～17 阶多边形磨损,其粗糙度平均水平为21.3 dB re 1 μm;当存在车轮多边形磨损的列车通过浮置板轨道时,钢轨、弹条、轨枕、道床、隧道壁测点的垂向振动加速度均方根值分别为105.09 m/s2、154.41 m/s2、13.04 m/s2、8.16 m/s2、0.028 m/s2,与无车轮多边形磨损列车通过时相比,振动水平分别增大了137.5 %、145.3 %、105.4 %、111.9 %、75.0 %。车轮多边形磨损对浮置板轨道的道床板及其以上部件振动水平的影响比对普通整体道床轨道的更显著,对浮置板轨道隧道壁振动的影响则小于对普通整体道床轨道隧道壁的影响。存在车轮多边形磨损的车辆通过浮置板轨道时,通过频率为61 Hz～104 Hz,易激发轨道的整体垂向弯曲共振模态,引起道床板振动幅值过大。在运行列车有、无13 阶～17 阶多边形磨损时,钢弹簧浮置板轨道减振量分别为29.33 dB和35.11 dB,车轮多边形磨损的存在降低浮置板轨道的减振效果。     

高速动车组车轮多边形对车内噪声的影响

高速动车组在运行过程中车内会出现异常噪音的问题。通过对国内某型高速动车组车轮镟修前后,车内噪声和车轮粗糙度进行测试。对比分析镟修前后车内噪声频谱特性和车轮多边形特征,发现异常噪音车辆的对应的车轮均存在严重的多边形特征,镟修后车轮多边形特征明显改善,车内噪声值明显降低。研究结果表明,车轮多边形是造成车内异常噪音的主要原因,通过噪声测试能够一定程度上监测车轮多边形程度,镟修是目前解决高速动车组车内异常噪音最有效的方法。本研究对监控车轮多边形,防止严重的车轮多边形对高速动车组车辆造成更严重的影响起到重要作用。     

车轮高阶多边形磨耗对高速列车转向架区域噪声影响研究

列车车轮多边形磨耗问题是目前高速列车运行过程中普遍存在的,多边形的出现会加剧轮轨间的相互作用,引发显著的异常振动噪声问题。本文通过跟踪测试车轮多边形发展和转向架区域振动噪声,分析讨论高阶车轮多边形磨耗对高速列车转向架区域噪声的影响。研究表明,当轮轨表出现显著多边形时,转向架区域噪声的显著频率会变为与多边形和行车速度相关的频率范围,随着车轮多边形磨耗水平的增加,转向架区域噪声显著增大。当车轮多边形磨耗激励频率和车辆过轨跨频率发生信号调制时,还会产生谐频噪声问题,增大了车轮多边形对噪声的影响频率范围,本文的研究成果可以为车辆振动噪声控制提供依据和参考。     

车轮高阶多边形磨耗对高速列车转向架区域噪声影响研究

列车车轮多边形磨耗问题是目前高速列车运行过程中普遍存在的,多边形的出现会加剧轮轨间的相互作用,引发显著的异常振动噪声问题。通过跟踪测试车轮多边形发展和转向架区域振动噪声,分析讨论高阶车轮多边形磨耗对高速列车转向架区域噪声的影响。研究表明,当轮轨表出现显著多边形时,转向架区域噪声的显著频率会变为与多边形和行车速度相关的频率范围,随着车轮多边形磨耗水平的增加,转向架区域噪声显著增大。当车轮多边形磨耗激励频率和车辆过轨跨频率发生信号调制时,还会产生谐频噪声问题,使车轮多边形对噪声的影响频率范围增大,研究成果可以为车辆振动噪声控制提供依据和参考。     

预腐蚀对ER8车轮钢磨损行为的影响

对ER8车轮钢轮辋材料进行了不同时间的盐雾腐蚀以模拟实际情况,在MMU-5G摩擦磨损试验机上进行了摩擦磨损试验,利用VHX-1000超景深显微镜和XRD观察并分析了腐蚀层的结构、成分和微观形貌,并对ER8车轮钢轮辋材料的预腐蚀磨损性能和磨痕形貌进行了记录分析。结果表明:车轮钢轮辋材料的腐蚀层有两层;平均腐蚀速率随腐蚀时间的延长呈先减小后增加再减小的趋势;轮辋材料的磨损形式主要为粘着磨损、磨粒磨损和伴随温度升高出现的氧化磨损;预腐蚀通过破坏轮辋材料的表面完整性和产生相对较疏松的腐蚀层,使其在磨损过程中产生更大尺寸的犁沟并出现剥落磨损。     

车轮多边形对轮轨静态匹配的影响

摘　要：为了分析车轮多边形对轮轨静态匹配的影响,设定车轮半径在圆周上具有周期性变化,并且考虑车轮横向磨耗的改变,建立多边形车轮空间模型。由于迹线法不适用于多边形车轮,本文在空间车轮模型上搜索与钢轨距离最小点,得到轮轨接触位置和几何参数。采用Hertz接触理论和Polach蠕滑力模型计算轮轨法向应力和蠕滑力,分析多边形车轮对轮轨接触静力学的影响。计算结果显示：多边形车轮的横向磨耗对轮轨静态匹配影响比较微弱,周向磨耗会引起轮轨接触斑和法向应力的周期性变化,影响程度随阶次的增加而增强。     

车轮多边形对轮轨静态匹配的影响

为了分析车轮多边形对轮轨静态匹配的影响,设定车轮半径在圆周上具有周期性变化,并且考虑车轮横向磨耗的改变,建立多边形车轮空间模型。由于迹线法不适用于多边形车轮,在空间车轮模型上搜索与钢轨距离最小点,得到轮轨接触位置和几何参数。采用Hertz接触理论和Polach蠕滑力模型计算轮轨法向应力和蠕滑力,分析多边形车轮对轮轨接触静力学的影响。计算结果显示:考虑横向磨耗时,多边形车轮的相位对轮轨静态匹配影响比较微弱,周向磨耗会引起轮轨接触斑和法向应力的周期性变化,影响程度随阶次的增加而增强。     

直线电机振动特性对车轮多边形问题的影响研究

针对国内某地铁车辆因车轮多边形造成舒适性差的问题展开动力学仿真和线路测试研究。理论上简要分析了车轮多边形产生的原因并建立地铁车辆动力学模型,计算得到转向架各部件的振动固有频率,并发现车辆平稳性在40 km/h速度下异常恶劣。建立以轨道不平顺为输入、电机位移为输出传递函数,分析了40 km/h速度下车轮多边形产生的外部激励43.6 Hz与直线电机垂向固有频率接近从而导致电机发生共振,进一步加剧了车轮多边形恶化。线路跟踪实验表明,车体上的平稳性指标同样在40 km/h时异常恶化,恶化程度随车轮多边形波深增大而加剧。归纳提出以异常振动速度为切入点,对车轮多边形问题分析的仿真和线路实验方法。最后对直线电机悬挂参数进行优化,消除剧烈振动,提高了乘坐舒适性。     

单轴滚动台车轮多边形磨耗激振试验及动态仿真

应用高速列车单轴滚振试验台,通过打磨轨道轮模拟短波不平顺,开展了车轮多边形磨耗的激振试验.建立了试验台动力学分析模型,研究了 300 km/h速度范围内高阶车轮多边形、单一谐波激扰对轮对系统振动特性的影响;测试结果与时-频域计算结果进行对比,发现通过在轨道轮上打磨多边形,能够激发轮轨系统数千Hz的高频振动,在轴箱振动中...     

“车体-多边形化车轮-轨道”耦合系统动力分析及多边形车轮识别

列车车轮多边形是铁路车辆中最常见的一种车轮失圆形态。车轮多边形是车轮沿圆周方向出现不平顺的现象,能够引发轮轨冲击荷载,从而对轨道结构各部件产生严重影响。本文基于有限元法建立了“车体-多边形化车轮-轨道”耦合系统动力学有限元模型,研究了不同波深、车速和多边形阶数对轮轨力及轨道结构动力响应的影响。最后,将实测数据进行拟合,得到锯齿波函数,实现对多边形车轮的有效识别。     

车轮多边形激扰下轨道几何检测数据偏差规律及限值研究

某高速综合检测列车出现因车轮失圆引起的轨道几何检测数据偏差问题,对科学评价轨道平顺状态造成不利影响。为此,在深入分析检测数据异常特征的基础上,建立车轮多边形激扰下的车辆-轨道耦合动力学模型,获取车轮多边形的阶数、幅值等参数对轨道检测数据偏差的影响规律,并提出适用于高速综合检测列车的车轮低阶多边形限值。结果表明,低阶车轮多边形是引起轨道几何检测数据偏差的重要激扰源,会对轨道高低、水平与扭曲不平顺的检测造成干扰,而轨向与轨距不平顺检测所受的影响很小;车轮镟修与磨耗引起的轮径变化对轨道几何检测精度的影响较小,高速综合检测列车车轮的最小允许轮径可与普通运营动车组保持一致;轨道检测系统所在轮对的车轮多边形径跳值不应超过0.10 mm。     

高速列车车轮型面磨耗对轨道、桥梁振动特性影响分析

以国产某型号动车组、CRTSⅢ无砟轨道和32 m标准箱型简支梁为对象,基于列车-轨道-桥梁耦合动力学和固定界面模态综合法理论,利用多体动力学软件UM与ANSYS、HYPERMESH联合仿真的方法,建立三维车线桥耦合动力学精细模型,采用轮轨非椭圆多点接触算法。在数值算例中,以列车通过3跨简支梁桥为计算背景,分析不同里程、速度下的车轮型面对轨道、桥梁结构振动特性的影响;结果表明:车轮型面磨耗对轨道、桥梁结构的振动特性:横向受到的影响大于垂向。横向振动响应指标随着车轮型面磨耗增加,逐渐增大;同时会造成轨道、桥梁振动主频发生偏移,幅值异常,对结构的中高频阶影响更大。建议轨道、桥梁结构设计过程中,考虑轮轨型面发生变化后的影响,减小轮轨型面变化对轨道、桥梁结构造成的影响。     

地铁线路轨道中高频动态特性研究

地铁线路轨道中高频动态特性对轮轨振动噪声和钢轨短波长波磨的产生有重要作用。建立地铁整体道床轨道的三维实体有限元模型,结合现场力锤敲击法测试结果,计算分析地铁轨道的中高频动态特性,分析扣件刚度、轮对载荷对轨道中高频动态特性的影响。研究结果表明:普通扣件(垂向静态刚度约40 k N/mm)-整体轨道结构在150 Hz以下低频模态表现为轨道板和钢轨整体的垂向弯曲振动,在150 Hz~1 500 Hz中高频模态表现为钢轨相对于轨道板的弯曲振动、轨道板单独的弯曲振动和钢轨局部的扭转振动;扣件垂向刚度在10 k N/mm~40 k N/mm范围内变化对频率在750 Hz以下钢轨垂向动态特性有影响,对钢轨750 Hz以上的中高频模态振型影响不明显;轮对模态在1 500 Hz以下主要表现为弯曲和扭转振动,其对轨道的低频模态振型(钢轨和轨道板整体垂向弯曲振动)影响不明显,对轨道部分中高频模态(钢轨的垂向弯曲振动)影响明显。在400 Hz~1 100 Hz频率范围内,考虑轮对影响的轨道垂向模态频率增大,增大范围为10 Hz~56 Hz。     

地震波频谱特性对高速列车动态脱轨行为的影响

为研究地震下高速列车的动态响应及地震波频谱特性对车辆动态脱轨行为的影响,发展了一种地震激励下车辆/轨道耦合动力学数值模型,车辆模型被简化为考虑悬挂非线性特性的35自由度多刚体系统,板式轨道被视为由钢轨、扣件系统、轨道板及CA砂浆层组成的弹性支承结构,钢轨被视为连续弹性离散点支承基础上的Timoshenko梁,轨道板用三维实体有限元模拟。采用移动轨下支承模型分析离散的轨枕支承对系统动力响应的影响,地震波被简化为周期性的横向正弦波加入计算模型中。基于仿真计算,对地震情况下高速列车的动力响应进行了详细分析,并重点分析了地震波频谱特性对高速车辆动态脱轨机理的影响。分析结果表明：地震波的频谱特性对车辆的动态响应、脱轨机理及车辆的运行安全有着重要的影响。     

考虑轨道弹性时机车轮对的纵向振动研究

在电机轴悬式机车-轨道垂向耦合动力学模型的基础上,考虑了机车的纵向运动自由度,通过对比牵引工况下考虑和不考虑轨道弹性时的轮轨作用力及轮对振动加速度,得到了轨道弹性变形对轮对轮轨切向力及其纵向振动的影响规律。研究结果表明,当轮轨界面无不平顺激扰时,考虑或忽略轨道结构的弹性对轮对牵引力的发挥及纵向振动影响不大;在不平顺激扰下,轨道结构参与轮轨间的耦合振动,由于轨道垂向的弹性及阻尼作用,轮轨垂向力特别是高频力得到缓冲及衰减,致使50Hz以上高频段的轮轨切向力及轮对纵向振动变的缓和,利于轮周牵引力的稳定发挥。总体上,分析模型中若不考虑轨道弹性会造成预测的轮轨切向力及轮对振动加速度偏大。     

钻井液类型对套管磨损行为的影响

为研究钻井液类型对套管摩擦磨损行为的影响,本研究分别用N80钢材套管和G105钢材钻杆材料加工制作销盘和销钉,分别以水基钻井液和油基钻井液为润滑介质,在MZM-500型销-盘式摩擦磨损实验机上开展了套管钻杆摩擦磨损实验,得到不同润滑介质下的销盘磨损率、摩擦系数以及钻井液温度变化数据,并对实验后的销盘进行三维形貌测试,表面形貌测试(SEM)和表面磨损产物XRD分析。结果表明:以水基钻井液为润滑介质的销盘磨损率大约为0.00015mm~3·N~(-1)·m~(-1),以油基钻井液为润滑介质的销盘磨损率大约为0.00008mm~3·N~(-1)·m~(-1);水基钻井液中的销盘摩擦系数大约为0.28,而油基钻井液中的销盘摩擦系数大约为0.15;两种润滑介质实验后销盘表面磨损产物都含有Fe_2O_3,FeCl_2,FeC_3,CaCO_3,MgCO_3,但含量不同,对比油基钻井液,销盘在水基钻井液中实验后表面磨损产物中FeCl_2含量较多,Fe_2O_3含量较少。经分析,套管在钻井液中的磨损机理为磨粒磨损和腐蚀磨损,油基钻井液较水基钻井液具有更好的润滑性能。     

车轮非圆化对高速列车振动噪声的影响

对运营中的高速列车进行车内振动与噪声现场测试,分析高速列车车内振动和噪声特性,明确车内振动与噪声的水平及频谱特性,同时对车轮表面粗糙度进行同步测试,分析车轮非圆化特征,研究车轮径跳幅值及车轮多边形阶次对高速列车车内振动与噪声的影响。结果表明,车轮第20阶多边形是使车内振动和噪声偏大,并形成580 Hz显著频率的主要原因,相关结果可为高速列车车内振动与噪声控制及指导车轮镟修提供参考。     

高速列车车轮的优化设计

为了获得一个较好的高速列车车轮辐板外形,采用 ANSYS 软件对其进行了优化设计。优化设计分两步进行,第一步是以车轮的横向位移为目标函数,以车轮的应力、径向位移及质量为约束函数,以车轮辐板形状为设计变量进行设计;第二步是以车轮的质量为目标函数,以车轮的应力、径向及横向位移为约束函数,以车轮辐板形状为设计变量进行设计。最终得到了满意的结果。     

轨道刚度对高速轮轨系统振动噪声的影响

高速铁路对环境的噪声污染是一个不可忽视的问题,在已建立的轮轨滚动噪声预测模型的基础上,以板式轨道为对象,研究了在轮轨表面粗糙度(随机短波激扰)的激励下,轨道刚度变化对高速轮轨系统振动及轮轨噪声的影响.结果表明:降低轨道刚度,可以有效降低轮轨系统400Hz以下频率的振动,但对400Hz以上的振动基本无影响,从而,对轮轨噪声也基本无影响.