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制动时车轮型面演变及表面硬化对车轮磨耗的影响
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作者 朱爱华 张财胜 +4 位作者 杨建伟 白堂博 张骄 白杨 李安琰 《北京交通大学学报》 北大核心 2025年第2期174-182,共9页
针对制动时车轮型面演变和表面硬化对车轮磨耗影响的问题,基于实测的地铁车轮磨耗型面和踏面硬度数据,分别建立车轮-闸瓦有限元模型和含有柔性轮对的车辆系统刚柔耦合动力学模型,分析紧急制动工况下不同车轮磨耗型面对轮轨接触特性、轮... 针对制动时车轮型面演变和表面硬化对车轮磨耗影响的问题,基于实测的地铁车轮磨耗型面和踏面硬度数据,分别建立车轮-闸瓦有限元模型和含有柔性轮对的车辆系统刚柔耦合动力学模型,分析紧急制动工况下不同车轮磨耗型面对轮轨接触特性、轮轨动态响应、车轮-闸瓦接触应力及制动温升的影响.在考虑不同车轮磨耗型面及硬度的基础上,利用改进的Archard磨耗模型分别计算车轮-钢轨磨耗、车轮-闸瓦磨耗与踏面总磨耗.研究结果表明:随着踏面磨耗程度的增加,车轮-钢轨、车轮-闸瓦接触应力与接触面积发生变化;相较于轮轨垂向力,横向蠕滑力和纵向蠕滑力对型面变化更敏感;车轮-钢轨磨耗主要受车轮-钢轨接触应力影响,而车轮-闸瓦磨耗主要受踏面初始硬度影响;紧急制动时踏面总磨耗以车轮-闸瓦磨耗为主. 展开更多
关键词 城市轨道交通 车轮磨耗 不同磨耗型面 轮轨动态响应 紧急制动
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砂轮-钢轨耦合作用对打磨小车打磨力动态特性影响
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作者 刘涛 崔大宾 +1 位作者 付耀东 李立 《铁道学报》 北大核心 2025年第2期55-63,共9页
砂轮是钢轨打磨的执行元件,砂轮与钢轨的耦合作用将直接影响打磨力的动态特性,进而改变钢轨打磨效果。为探究砂轮-钢轨耦合作用及其对打磨小车动态打磨力的影响关系,基于接触力学理论建立砂轮-钢轨耦合力学模型,并将其用于打磨小车多刚... 砂轮是钢轨打磨的执行元件,砂轮与钢轨的耦合作用将直接影响打磨力的动态特性,进而改变钢轨打磨效果。为探究砂轮-钢轨耦合作用及其对打磨小车动态打磨力的影响关系,基于接触力学理论建立砂轮-钢轨耦合力学模型,并将其用于打磨小车多刚体动力学模型之中。以地铁曲线路况为研究对象,分析轮对振动、曲线半径、超高、车辆运行速度对打磨力的影响。结果表明:砂轮-钢轨接触区近似为矩形接触斑,中间应力分布均匀,仅在接触边缘存在应力集中;在打磨小车系统中,轨道不平顺所激发的轮对振动对砂轮打磨力的影响显著,曲线半径对打磨力波动影响不明显;运行速度和超高对砂轮打磨力的波动呈现正相关。研究结果对打磨方案的制定具有重要的工程指导作用。 展开更多
关键词 砂轮-钢轨耦合力 非Hertz接触 钢轨打磨 打磨小车 系统动力学
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典型钢轨波磨病害下高速轮轨瞬态滚动接触及磨损行为分析
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作者 丁旺才 马帅 +3 位作者 靳忠渊 李得洋 吴少培 李国芳 《振动与冲击》 北大核心 2025年第5期67-79,共13页
以典型钢轨波磨病害为研究对象,构建了考虑轨下结构及轮轨弹塑性接触的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,采用基于有限元模型的三维磨损分布计算方法,研究了匀速和牵引状态下轮轨接触特性及钢轨磨损行为的差异,以及牵引状态下不同病害参... 以典型钢轨波磨病害为研究对象,构建了考虑轨下结构及轮轨弹塑性接触的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,采用基于有限元模型的三维磨损分布计算方法,研究了匀速和牵引状态下轮轨接触特性及钢轨磨损行为的差异,以及牵引状态下不同病害参数钢轨波磨对轮轨接触特性及磨损的影响规律。结果表明,牵引状态下轮轨纵向力受固有刚度不平顺影响更显著,波磨对相对滑移的影响与纵向力有关,且需在固有刚度不平顺影响基础上叠加,叠加效果与波磨波长和谷深有关。在波磨谷深限值内,当波磨波长较短或谷深较大时,纵向力会出现与波磨几何相似的振型,导致相对滑移分布与波磨几何相关,接触压力变化进一步影响磨损深度,使波峰附近磨损增加,波谷附近磨损减少,波磨进一步发展。由于磨损增量相位与波磨几何相位差较小,钢轨波磨有减缓趋势,波磨在较大波长及谷深下减缓较快。研究结论以期为高速轮轨波磨区段钢轨维护策略提供理论参考。 展开更多
关键词 高速铁路 钢轨波磨 瞬态动力学 有限元分析 磨损分析 轮轨接触特性
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基于动态蛇形卷积的钢轨RGB图像光带分割方法
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作者 程雨 刘金朝 +5 位作者 姜昕良 张长伦 张国粹 顾子晨 王乐 宋浩然 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第2期37-48,共12页
针对钢轨光带边缘存在的锯齿状现象导致对灰度图像进行光带分割算法精度不高的问题,提出基于动态蛇形卷积的钢轨RGB图像光带分割方法。设计和实现基于彩色线阵相机与白激光光源的RGB图像采集模块,通过嵌入动态蛇形卷积加强锯齿状不规则... 针对钢轨光带边缘存在的锯齿状现象导致对灰度图像进行光带分割算法精度不高的问题,提出基于动态蛇形卷积的钢轨RGB图像光带分割方法。设计和实现基于彩色线阵相机与白激光光源的RGB图像采集模块,通过嵌入动态蛇形卷积加强锯齿状不规则特征的提取,改进DeepLabv3+分割网络,完成基于RGB图像光带与轨面的一体化分割,实现对光带的分类检测。结果表明:对非道岔区段RGB图像分割的平均交并比为93.50%,类别平均像素准确率为96.39%,像素准确率为98.85%;包含道岔区段RGB图像分割的平均交并比、类别平均像素准确率以及像素准确率分别为91.87%,96.04%和98.60%;RGB图像可较好地还原钢轨表面的真实状态,加入动态蛇形卷积改进的分割网络能够实现对钢轨光带区域的精确提取,比现有方法的平均交并比提升了2.25%。 展开更多
关键词 钢轨 光带分割 检测 RGB图像 动态蛇形卷积
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高速道岔磨耗钢轨智能打磨研究
5
作者 肖乾 杨逸航 +3 位作者 林凤涛 赵康云 陈琦琦 胡伟豪 《铁道学报》 北大核心 2025年第6期132-143,共12页
列车通过道岔时,轮轨磨耗导致车体横向加速度超限现象频发。钢轨打磨是缓解该问题的有效手段之一,但缺乏完善的打磨体系指导铁路工人,以致打磨后车体横向加速度未得到明显改善。针对车体横向加速度超限的列车车轮廓形及相应道岔钢轨廓... 列车通过道岔时,轮轨磨耗导致车体横向加速度超限现象频发。钢轨打磨是缓解该问题的有效手段之一,但缺乏完善的打磨体系指导铁路工人,以致打磨后车体横向加速度未得到明显改善。针对车体横向加速度超限的列车车轮廓形及相应道岔钢轨廓形进行详尽的数据收集与分析,优化道岔打磨的目标廓形和方案,构建打磨车智能打磨体系,为现场作业提供精准的钢轨打磨方案。研究表明,轮轨磨耗导致道岔钢轨轨面出现不平顺。运用非均匀有理B样条(NURBS)曲线拟合技术,结合优化遗传算法和车辆动力学模型,以减少打磨量,改善轮轨接触性能,提升打磨效率为目标,从而计算出理想的打磨目标优化廓形。在此基础上,利用Matlab平台建立智能打磨体系,可以实时计算道岔打磨优化方案,有效指导现场施工。建立车辆-道岔耦合动力学模型分析打磨效果,计算表明,当车辆以300 km/h的速度通过打磨后的道岔时,车体最大横向加速度、最大脱轨系数和最大磨耗指数分别比打磨前降低69.31%、6.67%和55.38%。因此,采用道岔钢轨智能打磨体系,不仅提高了打磨工作的效率,还显著改善了轮轨磨耗,增强了列车运行的安全性和平稳性。 展开更多
关键词 高速铁路 道岔钢轨打磨 智能打磨 车体加速度 轮轨磨耗 车辆动力学
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基于机理模型和数据驱动的重载货车悬挂参数估计
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作者 张昌凡 王宇轩 +1 位作者 何静 钟琪 《铁道机车车辆》 北大核心 2025年第4期19-26,共8页
重载货车在长期的服役过程中,车辆悬挂参数因为老化、疲劳等原因,与设计初始值之间会存在较大差异。而传统面向固定工况的多体动力学仿真模型,难以准确评估实际的车辆—轨道系统安全状态。针对这一问题,提出了对在役重载货车悬挂参数进... 重载货车在长期的服役过程中,车辆悬挂参数因为老化、疲劳等原因,与设计初始值之间会存在较大差异。而传统面向固定工况的多体动力学仿真模型,难以准确评估实际的车辆—轨道系统安全状态。针对这一问题,提出了对在役重载货车悬挂参数进行估计的方法。首先,以国内某型C80货车为原型,构建多体动力学仿真模型;其次,通过Sobol全局敏感性分析选取了10个对轮轨力影响较大的关键悬挂参数;再次,构建基于RBFNN的数据驱动代理模型,并以实际轮轨力为基准,结合NSGA-Ⅱ算法对关键悬挂参数进行估计;最后,将所估计参数代入多体动力学仿真模型,并进行了对比试验。研究结果表明:将估计后的结果带入模型,其仿真结果与实测的轮轨力进行对比,在直线工况下,轮轨横向力误差由9.28%降低到6.13%;在曲线工况下,这一误差由6.24%降低到4.95%;而在长大下坡工况下,误差由18.11%降低到16.24%,仿真轮轨力精度得到提升,表明了所提方法在估计重载货车悬挂参数上的有效性。 展开更多
关键词 重载货车 多体动力学模型 轮轨力 RBFNN代理模型 参数估计
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基于SRCKF算法的轨道车辆轮轨垂向力识别
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作者 陈清华 閤鑫 王开云 《西南交通大学学报》 北大核心 2025年第2期403-410,共8页
轮轨作用力是评估轨道车辆运行品质的关键指标,为实现对轨道车辆轮轨垂向力的在线监测,提出一种基于平方根容积卡尔曼滤波(SRCKF)算法的识别方法.以考虑悬挂元件非线性的车辆-轨道垂向耦合动力学模型为例,建立包含轮轨垂向力和车辆部件... 轮轨作用力是评估轨道车辆运行品质的关键指标,为实现对轨道车辆轮轨垂向力的在线监测,提出一种基于平方根容积卡尔曼滤波(SRCKF)算法的识别方法.以考虑悬挂元件非线性的车辆-轨道垂向耦合动力学模型为例,建立包含轮轨垂向力和车辆部件状态变量的非线性过程函数,将车体、构架和轮对垂向加速度作为观测量,基于SRCKF算法递推识别轮轨垂向力;在此基础上,建立整车动力学模型及其对应的17自由度轮轨垂向力估计模型,对车辆在实际不平顺激扰下的左右侧轮轨垂向力进行识别.仿真结果表明:所提方法识别垂向车辆模型在随机不平顺、钢轨波磨不平顺和钢轨焊缝不平顺作用下的轮轨垂向力时,轮轨垂向力识别值在时域和频域同仿真值均有较高的吻合度,相关系数分别为0.988、0.999和0.969;在识别整车模型的轮轨垂向力时,左、右侧轮轨垂向力的相关系数最低分别为0.747和0.720,左、右侧轮轨垂向力之和的相关系数为0.999. 展开更多
关键词 载荷识别 卡尔曼滤波 轮轨垂向力 机车车辆 车辆轨道耦合动力学
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考虑车轮型面动态变化的轨底坡设置研究
8
作者 朱爱华 李宇航 +2 位作者 孟宇轩 邢彤 白堂博 《都市快轨交通》 北大核心 2025年第3期114-122,共9页
针对地铁车轮型面动态变化的轨底坡设置问题,本文实测LM车轮在4种运行里程下的磨耗型面数据,建立地铁车辆系统动力学模型,分析考虑车轮型面动态变化时轨底坡对车辆直线平稳性能和曲线通过性能的影响规律;采用熵权法综合评估车辆动力学性... 针对地铁车轮型面动态变化的轨底坡设置问题,本文实测LM车轮在4种运行里程下的磨耗型面数据,建立地铁车辆系统动力学模型,分析考虑车轮型面动态变化时轨底坡对车辆直线平稳性能和曲线通过性能的影响规律;采用熵权法综合评估车辆动力学性能,得到考虑车轮型面动态变化时直线及不同半径曲线时的最佳轨底坡设置方案。研究表明:车辆直线运行时,轨底坡耦合车轮磨耗型面对横向平稳性影响比垂向平稳性更显著,车轮型面动态变化加重了轨底坡对车辆平稳性的影响程度。在曲线运行时,当轨底坡一定时,随着车轮磨耗型面动态变化,车辆曲线通过性先变差后改善再恶化;车轮磨耗型面一定时,随着曲线半径增大,轨底坡对车辆曲线通过性能的影响程度逐渐变大。综合考虑车轮型面的动态变化,直线、R300 m、R400 m、R500 m、R600 m曲线工况下,外轨/内轨轨底坡最优匹配分别为(1/30,1/40)、(1/20,1/20)、(1/20,1/40)、(1/40,1/40)、(1/40,1/40)。 展开更多
关键词 地铁 轨底坡 车轮型面 动力学性能 熵权法
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考虑磨耗演化的高速列车车轮型面多目标优化 被引量:2
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作者 周骏 刘林芽 李纪阳 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第1期51-65,共15页
高速铁路车轮的磨耗性能对于车轮型面的设计和性能评估至关重要。微小的型面变化可能会导致轮轨接触几何特性发生重大改变,合理的轮轨型面匹配能够改善轮轨磨耗,提高车辆性能和脱轨安全性。提出一种考虑磨耗演化的车轮型面优化方法。首... 高速铁路车轮的磨耗性能对于车轮型面的设计和性能评估至关重要。微小的型面变化可能会导致轮轨接触几何特性发生重大改变,合理的轮轨型面匹配能够改善轮轨磨耗,提高车辆性能和脱轨安全性。提出一种考虑磨耗演化的车轮型面优化方法。首先,通过追踪测试不同运营时期的磨耗型面,确定车轮磨耗的主要范围作为优化区域。然后,结合非均匀有理B样条(NURBS)拟合算法对车轮型面进行曲线插值拟合,构建了车轮型面的参数化模型。接着,将考虑车轮磨耗演化的预测模型引入到多目标函数中,同时引入了目标函数自适应权重调整因子,建立了车轮型面的多目标优化模型。采用拉丁超立方采样方法建立RBF代理模型进行模拟仿真计算,并利用TS-NSGA-II多目标优化算法进行车轮型面的优化设计。最后,对优化型面LMA-opt与LMA型面进行对比验证分析,包括车轮磨耗演化分析、轮轨静接触分析、轮轨动态接触分析和车辆动力学性能分析4个方面。结果表明,优化后的车轮型面磨耗得到显著改善,具备更好的静态几何接触性能和动态特性。这有助于提升车辆曲线通过性能,并在镟修周期内有效降低车轮的磨耗量和疲劳损伤,从而延长车轮使用寿命,提高车辆的可靠性和安全性。这项研究为车轮型面的优化提供了一种智能化的设计方法和参考。 展开更多
关键词 轮轨磨耗 滚动接触疲劳损伤 多目标优化 车辆动力学 代理模型
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考虑车轮多边形磨损的机车轮轨动力特性研究 被引量:1
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作者 王燕玲 杨润全 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第1期62-69,共8页
针对车轮的多边形磨损,建立了重载列车轨道三维耦合动力学模型,研究了机车车轮多边形磨损引起的轮轨动力相互作用。在动力学模型中嵌入了低粘着区(LAZ)和防滑控制算法,以分析在正常和低粘着条件下车轮多边形磨损对轮轨纵向和横向相互作... 针对车轮的多边形磨损,建立了重载列车轨道三维耦合动力学模型,研究了机车车轮多边形磨损引起的轮轨动力相互作用。在动力学模型中嵌入了低粘着区(LAZ)和防滑控制算法,以分析在正常和低粘着条件下车轮多边形磨损对轮轨纵向和横向相互作用的影响。在两台不同磨损模式的机车上进行了对比试验,包括车轮周向磨损测量和机车振动试验,验证了模型的合理性。在此基础上分析了多边形磨损的动态响应,结果表明车轮多边形磨损不仅会加剧车轮/轨道的垂直力,还会加剧车轮与轨道之间的纵向相互作用。多边形磨损对机车前两轮对与后两轮对的纵向相互作用影响较大。 展开更多
关键词 车轮多边形磨损 轮轨纵向互动 轮轨接触力 动态响应
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时速400 km级无砟轨道轮轨耦合共振及影响因素研究 被引量:1
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作者 马超智 赵闻强 +1 位作者 周鹏 高亮 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第4期1407-1419,共13页
时速400 km级高速铁路是我国铁路的重点发展方向,更高速下轮轨系统周期性激励与不同结构参数下无砟轨道系统模态间关系仍不清楚。为探明时速400 km+无砟轨道轮轨耦合共振问题,构建考虑复杂激励影响的高速车辆-无砟轨道系统动力学模型,... 时速400 km级高速铁路是我国铁路的重点发展方向,更高速下轮轨系统周期性激励与不同结构参数下无砟轨道系统模态间关系仍不清楚。为探明时速400 km+无砟轨道轮轨耦合共振问题,构建考虑复杂激励影响的高速车辆-无砟轨道系统动力学模型,基于高速铁路实测轴箱加速度的功率谱密度曲线对模型进行验证,研究轮轨宽频随机激励、车轮偏心及无砟轨道周期性不平顺激励下更高速轮轨动态响应特征,分析无砟轨道不同结构参数影响下更高速轮轨耦合共振变化规律。研究结果表明:宽频随机激励下,运营速度的提升不会改变轮轨耦合共振分布特征,仅显著加剧轮轨宽频动态响应幅值。车轮偏心激励下,轮轨系统在时速400~500 km范围内会发生共振,且共振临界速度随着轮径的减小而降低。CRTSⅠ型、CRTSⅢ型板式无砟轨道周期性不平顺2倍频分别在时速400 km和450 km下贴近轮轨耦合振动固有频率,诱发轮轨系统超谐波共振;CRTSⅡ型板式无砟轨道由于板长较长,在时速500 km范围内未出现超谐波共振。低扣件刚度、大跨桥上缓冲垫层和软土路基会减小轮轨系统的P2共振频率,使轮轨耦合共振临界速度降至400 km/h附近,从而加剧该运营速度下的轮轨动态响应。高速铁路提速400 km/h运营时应重点关注这些引发轮轨耦合共振的因素,研究成果为进一步保障更高速轮轨动态相互作用处于较低动力水平提供理论基础。 展开更多
关键词 更高速轮轨系统 无砟轨道 车辆-轨道耦合动力学 共振 超谐波共振
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不同行车条件下高速车辆通过道岔动力学响应时频特征分析
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作者 李天怡 闫正 +3 位作者 朱小雪 徐井芒 王平 郑世杰 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期2108-2120,共13页
为研究道岔固有结构不平顺对不同车型、方向及速度下过岔时轮轨动力学响应特性的影响,考虑道岔区钢轨的柔性变形,以高速铁路18号无砟道岔为研究对象,建立高速车辆-道岔刚柔耦合动力学模型。为精确获取信号的分布特性,采用同步压缩小波... 为研究道岔固有结构不平顺对不同车型、方向及速度下过岔时轮轨动力学响应特性的影响,考虑道岔区钢轨的柔性变形,以高速铁路18号无砟道岔为研究对象,建立高速车辆-道岔刚柔耦合动力学模型。为精确获取信号的分布特性,采用同步压缩小波变换技术,对不同车型、过岔方向及行车速度下的轮轨动态响应进行时域与频域分析。研究结果表明:直顺向过岔相较于直逆向过岔,轮载过渡位置更靠近尖轨尖端且过渡长度更长;轮轨垂向力及轴箱垂向振动加速度均存在2个主频带(150 Hz以下),其中直逆向过岔的2个主频较直顺向过岔的主频高约10 Hz。不同车型的过岔动态响应呈现差异性时频特征,CRH5型车的轮载过渡位置显著前移,其轮轨垂向力、轴箱振动加速度幅值及主频能量均比CRH2A与CRH380A型车的高;由于车辆参数存在差异,同一结构在不平顺激励下,2类主频(150 Hz以下)及400 Hz以上主频存在差异。 展开更多
关键词 固有结构不平顺 高速道岔 时频分析 轮轨动态相互作用
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紧急制动条件下重载货车车辆动力学行为研究
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作者 刘开忠 王志伟 张卫华 《振动工程学报》 北大核心 2025年第2期365-374,共10页
重载列车实施制动时,列车车辆所表现出的动力学行为比无制动情况下更加复杂,这给列车行车安全带来了极大的考验。为研究紧急制动条件下重载列车最大车钩力处的车辆动力学行为,以中国25 t轴重重载货车为研究对象,建立考虑闸瓦摩擦制动的... 重载列车实施制动时,列车车辆所表现出的动力学行为比无制动情况下更加复杂,这给列车行车安全带来了极大的考验。为研究紧急制动条件下重载列车最大车钩力处的车辆动力学行为,以中国25 t轴重重载货车为研究对象,建立考虑闸瓦摩擦制动的重载货车车辆-轨道纵垂耦合动力学模型。基于此,系统地研究了车辆在紧急制动时,不同运行速度和黏着状态对轮轨动态作用和车辆振动响应的影响。结果表明:紧急制动条件下,闸瓦压力及纵向车钩力会加剧轮轨动力相互作用,同时导致轨下结构的位移发生变化;低黏着状态对轮对纵向相互作用影响显著,导致纵向蠕滑率和磨耗数急剧增加,加剧车轮打滑和车轮磨损的风险,且低速下的影响更大;此外,低黏着状态及纵向车钩力对轮对旋转和纵向运动均有显著影响,导致轮对振动加剧,动力学性能恶化。 展开更多
关键词 车辆-轨道耦合动力学 重载货车 闸瓦制动 动力学行为 轮轨相互作用
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高速列车车轮多边形分布对轮轨动态特性的影响分析
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作者 李强 王红兵 +3 位作者 李国芳 王相平 李星 丁旺才 《机械科学与技术》 北大核心 2025年第2期216-224,共9页
为研究转向架车轮多边形分布对轮轨动态特性的影响,建立基于轮对柔性的刚柔耦合车辆-轨道动力学模型,计算低阶/高阶转向架不同车轮的多边形化引起的轮轨动态响应,分析不同运行速度下转向架车轮多边形分布对轮轨动态作用的影响,进一步结... 为研究转向架车轮多边形分布对轮轨动态特性的影响,建立基于轮对柔性的刚柔耦合车辆-轨道动力学模型,计算低阶/高阶转向架不同车轮的多边形化引起的轮轨动态响应,分析不同运行速度下转向架车轮多边形分布对轮轨动态作用的影响,进一步结合轮轨垂向力限值制定车轮多边形幅值限值。结果表明:低阶状态下,转向架车轮多边形分布对轮轨蠕滑力和磨耗功的时域振动波形影响显著,其中轮对同位不同侧出现多边形会导致磨耗功相位超前且出现整数倍阶次谐波;高阶状态下,转向架车轮多边形分布对轮轨动态响应的振动幅值影响显著;列车运行速度的提升会加剧各工况下车轮多边形对轮轨动态特性的影响;转向架车轮多边形分布可能对车轮多边形磨耗演变存在一定程度的影响。 展开更多
关键词 高速列车 车轮多边形 轮轨动态特性 动力学
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考虑等效锥度离散度的JM_(3)车轮型面优化
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作者 孟凡愚 沈龙江 +1 位作者 邓小星 姚远 《西南交通大学学报》 北大核心 2025年第2期346-355,共10页
轮轨匹配对轨道车辆动力学性能有着重要影响,针对现行标准JM3车轮型面与国内不同类型钢轨廓形匹配时等效锥度差异过大,以及在大轨底坡条件下匹配打磨钢轨时因等效锥度过低而引发机车晃车的问题,本文以减小车轮型面在不同轨底坡条件下与C... 轮轨匹配对轨道车辆动力学性能有着重要影响,针对现行标准JM3车轮型面与国内不同类型钢轨廓形匹配时等效锥度差异过大,以及在大轨底坡条件下匹配打磨钢轨时因等效锥度过低而引发机车晃车的问题,本文以减小车轮型面在不同轨底坡条件下与CN60型和CN60N型2种钢轨匹配对应的等效锥度离散度为优化目标,采用圆弧、直线组合的车轮型面描述方法,应用NSGA-Ⅱ遗传算法优化滚动圆附近两段圆弧圆心横向位置参数,对JM3型面进行优化,并对优化前后的车轮型面进行轮轨接触特性和机车动力学性能仿真对比分析.结果表明:优化型面在与上述钢轨匹配时,轮对3 mm横移量处的名义等效锥度均在0.1左右,显著降低原JM3踏面等效锥度离散度,提高了车轮型面对不同钢轨廓形和线路条件的适应性;同时,优化后的型面对应机车蛇行稳定性、横向平稳性、曲线通过性能和磨耗性能指标较原型面均得到提升,消除了特定线路机车的低频晃车现象. 展开更多
关键词 JM3型面 等效锥度 轮轨匹配 多目标优化 动力学性能
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基于高斯展开法的钢轨-双声学黑洞压电梁俘能特性研究
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作者 杨舟 冯青松 +2 位作者 邓杰 张凌 贺辉 《振动工程学报》 北大核心 2025年第5期1002-1015,共14页
声学黑洞效应通过减缓结构中弹性波的传播并抑制边界反射,为振动能量回收提供了思路。设计了一种用于铁路轨道系统的双声学黑洞压电梁俘能装置,基于能量泛函变分原理与高斯展开法构建了钢轨-俘能装置的力-电耦合半解析模型,并经有限元... 声学黑洞效应通过减缓结构中弹性波的传播并抑制边界反射,为振动能量回收提供了思路。设计了一种用于铁路轨道系统的双声学黑洞压电梁俘能装置,基于能量泛函变分原理与高斯展开法构建了钢轨-俘能装置的力-电耦合半解析模型,并经有限元模拟验证。结合列车荷载条件,系统分析了能量回收特性及其关键影响因素,包括黑洞几何参数和端部附加质量。结果表明:在0~1500 Hz频率范围内形成四个主要能量回收频带,最大输出电压为4.83 V,回收效率达2.23%。当压电片长度与结构弯曲波半波长匹配时回收性能最优,增强黑洞效应或合理配置附加质量可显著提升能量回收效率。 展开更多
关键词 能量回收 高斯展开法 铁路轨道 双声学黑洞压电梁 动态轮轨力
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考虑车轮磨耗的高速变轨距转向架动力学分析
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作者 刘家瑞 闫硕 +1 位作者 张军 马贺 《机械设计》 北大核心 2025年第4期79-85,共7页
为了探究变轨距高速客车在车轮磨耗情况下的动力学性能问题,建立了变轨距高速客车动力学仿真模型,导入3种不同磨耗程度的车轮踏面与60N钢轨标准型面,并分析其接触带宽与接触应力,以及在直线与曲线的实际工况下的动力学性能。结果表明:14... 为了探究变轨距高速客车在车轮磨耗情况下的动力学性能问题,建立了变轨距高速客车动力学仿真模型,导入3种不同磨耗程度的车轮踏面与60N钢轨标准型面,并分析其接触带宽与接触应力,以及在直线与曲线的实际工况下的动力学性能。结果表明:1435 mm轨距下的变轨距客车轮轨接触情况优于1520 mm轨距的,变轨距高速客车在1520 mm轨距下的直线临界速度高于1435 mm轨距的,直线横向运行稳定性比1435 mm轨距的差。磨耗中期车轮踏面接触情况更好且在速度低于320 km/h时的直线横向平稳性最好。通过研究脱轨系数与轮重减载率可知,变轨距高速客车在1520 mm轨距下的曲线通过能力更佳。 展开更多
关键词 铁道车辆 变轨距 车轮磨耗 轮轨接触 动力学
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轮轨横移黏着作用下轨道车辆轮对−齿轮传动系统动力学研究
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作者 樊林放 徐向阳 +2 位作者 田富文 倪元庆 陈兆玮 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期807-818,共12页
针对曲线段轮对横移黏着作用下轮对−齿轮传动系统动态特性不明等问题,本文通过曲线段轮对横移受力和空间接触几何分析,结合改进的Kik-Piotrowski理论和FaStrip算法,提出曲线段轮轨横移动态黏着接触模型;综合考虑轮轨动态黏着激励、时变... 针对曲线段轮对横移黏着作用下轮对−齿轮传动系统动态特性不明等问题,本文通过曲线段轮对横移受力和空间接触几何分析,结合改进的Kik-Piotrowski理论和FaStrip算法,提出曲线段轮轨横移动态黏着接触模型;综合考虑轮轨动态黏着激励、时变啮合刚度、非线性轴承接触力等因素,建立轮轨横移黏着作用下轮对−齿轮传动系统动力学模型;最后分析不同曲线段下轮轨黏着接触特性以及曲线半径、运行速度对传动系统动态特性的影响。研究结果表明:当横移量为0 mm时,左右轮轨接触斑对称且面积相等,两侧最大法向接触应力均为155.1 MPa,且位于接触斑正中心,两侧最大切向接触应力均为40.2 MPa,且均位于接触斑左侧滑移区;随着正向横移量增大,左侧轮轨法、切向接触应力幅值先减小后增大,右侧法向、切向应力幅值逐渐减小,且分布位置向轮对中心偏移,接触斑滑动区占比逐渐增大,轮轨黏着接触性能逐渐恶化;随着曲线半径减小和运行速度增加,齿轮啮合力、轴承接触力和左右侧横向轮轨力都随之增大,从而加剧系统振动,并且在内外耦合激励影响下,左侧轴承接触力和轮轨力均比右侧的高。 展开更多
关键词 轨道车辆 轮对横移 轮轨黏着 传动系统 动态特性
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综合考虑轮轨廓形磨耗的动车组横向平稳性和稳定性研究
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作者 陈伟斌 宋冬利 +2 位作者 杜新宇 严皓 王韬 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第6期2445-2456,共12页
为了解决动车组在不同高速铁路上运行时出现异常振动而导致列车横向平稳性和稳定性显著恶化的问题,围绕其主要致因:车轮与钢轨廓形匹配异常,对国内某动车段的轮轨廓形数据进行调研和分析,研究车轮踏面磨耗和钢轨廓形偏差的分布规律及其... 为了解决动车组在不同高速铁路上运行时出现异常振动而导致列车横向平稳性和稳定性显著恶化的问题,围绕其主要致因:车轮与钢轨廓形匹配异常,对国内某动车段的轮轨廓形数据进行调研和分析,研究车轮踏面磨耗和钢轨廓形偏差的分布规律及其等效锥度演变规律。基于多体动力学方法,利用UM软件建立车辆动力学数值仿真模型,分析不同踏面类型、不同磨耗深度的轮廓与不同偏差的轨廓匹配时,动车组横向平稳性和稳定性及车体、构架横向振动频域特性的演变规律。研究结果表明:车轮踏面磨耗深度主要集中在0.2~1.0 mm,钢轨廓形偏差主要集中在-0.2~+0.4 mm。随着轨廓负偏差的减小及正偏差的增大,不同磨耗车轮对应的名义等效锥度均呈现增大趋势;对于相近磨耗深度的车轮,LMB踏面车轮的名义等效锥度比LMA的大;对于相同踏面类型的车轮,磨耗深度越大,对应名义等效锥度越大。对于较小磨耗车轮,轨廓负偏差越大,特别是小于-0.2 mm后,LM_A踏面车轮的车辆横向平稳性明显变差,且车体低频晃动显著加剧;对于较大磨耗车轮,轨廓正偏差越大,特别是大于+0.4 mm后,LMB踏面车轮的车辆横向稳定性明显变差,且构架高频失稳显著加剧。根据不同磨耗踏面与钢轨偏差的适应性,结合不同踏面类型动车组的开行计划,可分交路制定更合理的轨廓偏差控制限值,对改善动车组异常振动现象有一定的指导意义。 展开更多
关键词 动车组 车轮踏面磨耗 钢轨廓形偏差 横向平稳性 横向稳定性 动力学仿真
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连续多波轨向不平顺特征及对行车品质的影响
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作者 施洁 李再帏 《铁道建筑》 北大核心 2025年第2期23-29,共7页
以存在连续多波轨向不平顺病害的一高速铁路某区段实测轨向不平顺数据为样本,通过时频特征分析确定了其连续多波轨向不平顺幅值及波长的分布特征。建立轮轨动力学模型,分析了不同幅值及波长的连续多波轨向不平顺对高速列车运行品质的影... 以存在连续多波轨向不平顺病害的一高速铁路某区段实测轨向不平顺数据为样本,通过时频特征分析确定了其连续多波轨向不平顺幅值及波长的分布特征。建立轮轨动力学模型,分析了不同幅值及波长的连续多波轨向不平顺对高速列车运行品质的影响。结果表明:高速铁路有砟轨道线路中存在一定波长范围的连续多波轨向不平顺,在时域幅值上均处于经常保养管理限值的范围内,中长波区段分布与Q/CR 508—2016《中国高速铁路有砟轨道谱》相近,但在6~11 m波长内存在明显周期性不平顺成分;连续多波轨向不平顺幅值主要分布在-2~-1 mm和1~2 mm区域内,波长主要分布在7~8 m和9~10 m区域内;在连续多波不平顺病害的激扰下,脱轨系数、轮重减载率、车辆横向振动加速度均处于管理值范围内,但是平稳性超出了管理限值。建议深化轨向连续多波轨向不平顺的检测与管理,制定相应的管理指标与限值。 展开更多
关键词 高速铁路 有砟轨道 数值模拟 连续多波 轨道不平顺 轮轨动力学
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