铁道车辆车轮非圆化磨耗形成机理及控制措施研究进展

车轮非圆化磨耗是铁道车辆常见的一种车轮磨耗形式,对车辆的振动、噪声、乘坐舒适性和运行安全性均具有较大影响.介绍车轮非圆化的表现形式,总结国内外轮轨轨道交通车辆运营中出现的车轮非圆化磨耗现象.重点总结车轮非圆化磨耗的形成机理,根据车轮非圆化磨耗形成原因的不同将其分成三大类:由车轮初始缺陷引起的非圆化;由车辆-轨道固有振动...     

车轮镟修型面对轮轨匹配性能的影响

目前动车组轮广泛采用的经济型镟修法,镟修后车轮并没有达到标准车轮轮缘厚度。为探究经济镟修型面对轮轨匹配性能产生的影响,为车轮维修策略的制定提供理论依据,对比分析标准车轮型面和新镟修的不同轮缘厚度车轮型面的静态匹配特性与动力学性能。结果表明：目前镟修方法得到的薄轮缘镟修型面有利于提高车辆的直线运行临界速度,但其他动力学性能指标略有下降;在通过不同半径曲线时,各型面曲线通过性能相差不大,小半径曲线工况下,各型面轮缘均与钢轨贴靠;通过大半径曲线时,在较大横移激扰下薄轮缘型面存在失稳的风险,从而造成较大的轮轨横移量及轮轴横向力,使轮缘与钢轨贴靠现象严重,造成严重的轮缘磨耗。     

铁路机车车轮踏面失圆的检测方法综述

20世纪70年代以来,世界各国针对铁路机车车轮踏面失圆进行了不懈的研究,提出了多种不同的检测方法。文中对铁路机车车轮踏面失圆原因、踏面失圆形式以及踏面失圆检测方法进行了综述。     

广三北线车辆车轮异常磨耗分析

结合广州地铁三号线北延长线车辆轮对运用情况,分析车轮踏面、轮缘异常磨耗的原因,并提出解决措施,以延长车轮的使用寿命。     

地铁车辆车轮踏面双光带形成机理分析

接触光带是轮轨接触关系的直观反映,体现车轮在轨道上的运行轨迹,影响着车辆的动力学性能.在对国内某直线电机地铁线路的车轮测试时发现,车轮踏面上出现明显的双光带现象,光带分别位于车轮名义滚动圆两侧.基于建立的考虑机电耦合的直线电机地铁车辆动力学模型与Archard磨耗模型,结合现场测试的试验数据,对车轮踏面双光带形成机理进...     

高速列车车轮型面多目标优化研究

对于动车组车轮磨耗引起的动力学性能降低问题,车轮型面优化是一个很好的解决方案。采用旋转压缩微调法（Rotary-scaling fine-tuning method,RSFT）进行型面生成;建立某型动车组车辆动力学模型,采用该模型计算相应的优化目标和约束条件;利用径向基神经网络-粒子群（Radial-based neural network-particle swarm optimization,RBF-PSO）算法优化出最优廓形。通过对比优化前后车轮型面的动力学性能和磨耗性能,可以发现：优化后车轮型面临界速度为424.6 km/h,增大10.2%;横向平稳性和垂向平稳性指标整体减小,同时提高了曲线通过时的安全性指标,脱轨系数、倾覆系数和轮轴横向力都进一步减小。优化后车轮型面接触点分布相对更加均匀,等效锥度减小。同时优化后车轮型面有效减小车轮磨耗深度,并减小了轮缘根部磨耗,车轮最大磨耗深度减小9.8%。     

基于融合评价指标的k-means聚类算法的地铁车轮踏面磨耗分析

采用聚类思想对某地铁线路大量车轮踏面磨耗数据进行特征提取,对其磨耗特征进一步分析,针对聚类参数转换方法对不同聚类效果评价指标造成的影响开展研究,提出基于融合评价指标的k-means均值聚类方法,解决利用聚类模型确定聚类数时,主观因素对聚类效果的干扰。结果表明：以轮缘厚度、轮缘高度及轮缘综合值作为聚类特征,以融合评价指标作为最佳聚类数的选择依据,采用相应聚类特征参数的方差对其加权方法进行聚类特征变换,能得到较好的聚类效果;将地铁车轮踏面聚成5类,采用均值的方法划分出5类典型磨耗廓形,并基于不同时间节点的车轮外形数据进行计算分析,进一步验证了该聚类方法的有效性,为地铁车轮踏面经济镟修策略提供了参考。     

基于摩擦温升效应的地铁车轮磨耗特性研究

踏面制动引起车轮温度急剧上升,影响车轮材料性能和轮轨接触状态,加剧车轮磨耗。基于Archard磨耗模型,建立一个考虑摩擦温升效应的地铁车轮磨耗预测模型。模型中根据车轮材料属性与温度之间的关系,考虑摩擦温升对接触斑大小、黏滑区划分和磨耗深度的影响,可实现对高温下的车轮磨耗特性的研究。相对以往的车轮磨耗预测模型,该模型能反映温度对磨耗影响的物理本质,适合研究轮轨接触界面有较大温度(如踏面制动)时的车轮磨耗演化机理。用所建立的车轮磨耗数值预测模型,计算对比不同温度下的轮轨接触状态和车轮磨耗深度。结果表明,轮轨接触斑和滑动区面积随温度的升高而增加;温度升高使接触斑单元磨耗深度增加,当踏面温度从常温25℃增加到最高温度300℃时,最大磨耗深度0.4 nm,增幅为28.4%;车轮转动一圈后,其径向磨耗深度也随温度的升高而明显增加,最大径向磨耗深度15 nm,增幅为28.2%,同时,车轮横向位置的磨耗范围增加5.8%,为踏面制动形式的地铁车轮磨耗预测研究提供更加准确的理论模型。     

地铁车辆车轮偏磨原因分析与对策研究

轮对偏磨是铁道车辆常见的车轮磨耗形式。对国内某地铁线路的车轮磨耗进行测试分析,发现该线路车辆存在严重的车轮偏磨现象,左侧车轮以轮缘磨耗为主,右侧车轮以踏面磨耗为主。该地铁线路小半径曲线多,且左、右曲线分布严重不均,以及车辆不掉头运行是造成车轮偏磨的主要原因。基于UM动力学软件建立车轮磨耗预测模型,利用地铁车轮磨耗测试结果对磨耗预测模型进行验证,根据数值仿真结果提出轮对偏磨的解决措施。仿真结果表明,车辆掉头行驶能明显减缓车轮的偏磨现象,最佳掉头运行里程数为2×104～4×104km。小半径曲线占比对车轮磨耗影响较大,左、右曲线百分比差值小于3%时可不采取掉头措施。     

基于轮轨型面匹配数值模拟的地铁车轮异常磨耗原因分析

通过线路测试和数值仿真对某B型地铁列车车轮异常磨耗现象进行深入分析。结合轮轨接触几何关系和轮轨滚动接触理论进行轮轨静态接触分析;基于UM软件建立该地铁车辆动力学仿真模型和磨耗预测模型,计算轮对运动状态和车轮磨耗水平。通过对比不同轮轨匹配的仿真结果来分析该地铁车辆发生轮缘和踏面异常磨耗的原因,进而提出相应的控制措施。结果表明,该地铁线路小半径曲线占比较大且钢轨轨底坡异常。地铁车辆轮缘和踏面异常磨耗是由较大轨底坡线路条件下轮轨型面匹配关系不合理所导致。将全线轨底坡修正成1/40对车轮异常磨耗现象的减缓效果有限。为有效减轻该地铁车辆车轮异常磨耗,可考虑将车轮踏面外形由S1002镟修为LM。     

C80型敞车车轮磨耗规律浅析

大秦线煤炭年运量达4亿多吨,2万吨列车发车间隔为12分钟,单元万吨列车发车间隔为11分钟,载重量大、发车间隔短,造成的车轮磨耗问题日趋严重,给轮对检修工作增加了巨大成本。车轮性能的优劣直接影响着车辆运行安全和品质,通过对大秦线配属C80型敞车车轮收入尺寸情况进行调研、统计和分析,浅要分析车轮型号、车轮钢种代号、轮径、转向架型号和车轮装用位数与车轮磨耗间的关系,并提出指导检修与运用检查建议,切实降低成本,确保运输安全。     

CHN60/UIC60钢轨廓型下高速列车车轮踏面磨耗对比分析

为了研究不同轮轨廓型匹配时高速列车车轮踏面磨耗情况,运用多体动力学软件UM建立某高速列车单车车辆/轨道耦合动力学模型,利用轮轨滚动接触理论和车轮磨耗预测模型,对比分析列车CHN60和UIC60钢轨廓型与LMA车轮廓型匹配时车轮踏面磨耗规律。研究表明:在运营里程低于26. 5万km时,LMA/CHN60和LMA/UIC60车轮踏面磨耗相差不大,在运营里程超过26. 5万km以后,LMA/UIC60磨耗显著增大;相比LMA/CHN60,车轮踏面磨耗对LMA/UIC60轮轨接触点的分布状态影响更大,前者的轮轨接触状态要优于后者;在车辆运营里程低于13. 5万km时,LMA/CHN60和LMA/UIC60的车轮磨耗功最大值相差不大,在车辆运营里程超过13. 5万km后,LMA/UIC60轮轨匹配下的车轮磨耗功最大值逐渐大于LMA/CHN60轮轨匹配; 2种轮轨廓型在运行中的车轮磨耗功率最大值都逐渐减小,但LMA/UIC60轮轨匹配下的磨耗功率最大值普遍较大。     

异常振动的磨耗车轮镟修型面研究

车轮踏面磨耗引起轮轨匹配不良,极易造成车辆异常振动。设计车轮镟修型面,改善轮对及车辆振动特性。以圆弧长度、半径、及圆弧坐标为变量,采用GA-BP算法,以车辆运行平稳性与等效锥度为优化目标构建踏面优化模型,进行多目标寻优求解,获得磨耗车轮的镟修型面。结合车辆系统动力学进行分析,结果表明：镟修型面LMB-opti的轮轨静态匹配良好,车轮踏面接触点分布均匀,构架横向振动加速度在（-0.45g,0.45g）之间,车辆运行平稳性指数为2.2,降低了23.3%;列车运行5万km、10万km后,镟修型面LMB-opti比标准型面LMB磨耗深度分别降低了4.7%和5.1%,有利于减缓车轮凹磨及改善车辆的异常振动。     

基于高斯过程的地铁车辆轮对磨耗建模及其镟修策略优化

根据广州地铁车辆轮对的磨耗数据,分析轮对磨耗和镟修的特点.针对踏面直径和轮缘厚度两个形面参数,基于高斯过程建立轮对磨耗的数据模型.根据地铁车辆轮对镟修要求,提出一种轮对镟修的控制限策略.在轮对磨耗模型的基础上,给出该镟修策略的蒙特卡罗仿真模型.然后利用蒙特卡罗仿真方法,以轮对期望使用寿命和期望镟修次数为指标,对不同的轮对镟修策略进行分析,从而实现轮对镟修策略的优化.结果表明:轮对轮缘厚度较大或较小时,轮缘磨损均较严重,而踏面直径的磨损速率和轮缘厚度不具有相关性;当轮缘厚度减少到27～28.5 mm时,通过镟修将轮缘厚度恢复到30 mm,这样的镟修策略能较好地延长轮对期望使用寿命,达到约13.2～15.3年.     

基于轴箱振动与动力学模型驱动的高速列车车轮失圆状态识别方法

针对高速列车车轮失圆识别难以兼顾效率与精度问题,提出一种基于轴箱振动与动力学模型的高速列车车轮失圆状态智能识别方法。首先,利用静态检测设备采集车轮非圆原始数据,提出一种数据增强技术构建车轮非圆增强数据集。其次,将增强数据集输入至高速列车车辆—轨道耦合动力学模型,获取车轮不同失圆状态下轴箱振动样本集。最后,通过构建恰当结构与配置参数的一维卷积神经网络(1-dimensional convolutional neural network,1-DCNN),可对轴箱振动信号进行自适应特征提取,实现对车轮失圆状态的智能识别分类。结果表明：提出的车轮失圆状态智能识别方法能实现正常车轮、多边形车轮、擦伤车轮、随机非圆化车轮与局部缺陷车轮5类车轮失圆状态的智能分类,准确率达99.2%(标准差为0.05),且单个样本平均识别耗时为0.4 ms。结合现场试验,所提方法对实测轴箱振动具有较好识别能力,测试精度为95%。与经典的SVM和BP神经网络相比,1-DCNN模型具有更高的识别准确度。     

直线电机地铁车辆的车轮磨耗特性及动力学性能试验研究

对国内某直线电机地铁线路轴箱内外置列车的车轮磨耗规律和动力学性能进行了现场调查、特征对比以及形成机理的理论研究。通过两种车型不同镟后运行里程的车轮磨耗测试,分析了两种轴箱布置方式车辆的车轮磨耗形式、分布区域及磨耗速率的演变规律。通过正线运行动力学测试,对两种车型镟轮前后的运行平稳性和稳定性进行了对比研究。研究结果表明,镟后6万公里前,轴箱内置车辆的车轮踏面磨耗小于轴箱外置车辆,镟后里程达到10万公里以上时,两种车型的磨耗量相当。轴箱外置车辆的运行平稳性和稳定性优于轴箱内置车辆,同时对轮轨状态的适应性更好。基于两种车型的车辆结构特征及其与动力学性能的相关分析,揭示了两种车型车轮磨耗和动力学性能差异的内在机理,明确了两种车型的动力学特性,并提出了两种车型的优化设计建议。     

SDB-80型转向架轮对损耗分析

针对轮轨型面磨损问题,首先,对青岛地铁3号线现有的轮对测量数据进行分析,报告了轮对存在偏磨现象且轮对镟修损耗占轮对寿命比值较大的现状。然后,对轮对异常磨耗进行研究,指出轮对缺少润滑、线路曲线分布不对称和列车长时间不掉头运行是导致轮对产生异常磨耗的主要原因。最后,根据线路实际情况,提出了采用轮缘润滑或小半径曲线外轨轨侧涂油等方式降低轮轨摩擦系数、车辆定期掉头运行和采用薄轮缘镟修的方式对轮对进行镟修等解决措施,降低轮对的损耗速率,增加轮对的使用寿命。     

地铁A型车轮对疲劳强度分析

以地铁A型车轮对作为研究对象,采用结构有限元的方法对其疲劳特性进行理论研究,建立三维实体模型,计算其过盈配合强度,基于UIC510-5标准,同时考虑过盈配合的影响对轮对有限元模型施加指定的约束和载荷,计算轮对静力学强度,采用疲劳极限法并参照车轮Goodman疲劳极限图,计算车轮疲劳强度.最后,参照欧洲EN13103标准...     

A型地铁车辆车轮多边形磨损成因初探

针对国内某A型地铁车辆振动噪声大的情况,对车轮表面状态进行了勘查,发现车轮普遍存在多边形磨损现象。为探寻车轮多边形磨损的形成机理,计算了轮对的自由模态,并开展了车辆零部件的振动试验。研究表明:轮对扭转和1阶弯曲共振模态是车轮多边形磨损形成的主要原因;车辆在通过梯形轨枕轨道时极易激发轮对的1阶弯曲模态,该线路大量使用梯形轨枕轨道是车轮多边形磨损现象频发的环境诱因。