基于实测数据的车辆轮对磨耗模型研究

1

作者 丁亚琦 吕晟 +3 位作者 王子晗 张枝森 刘伟渭 沈钢 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第6期64-67,共4页

[目的]基于上海轨道交通17号线列车轮对实测数据,研究轮对磨耗规律,建立轮对轮缘厚度和轮径磨耗模型,以提高城市轨道交通车辆的安全性和维护效率。[方法]对轮对实测数据进行预处理,消除数据误差;采用曲线拟合和误差分析方法建立轮缘厚... [目的]基于上海轨道交通17号线列车轮对实测数据,研究轮对磨耗规律,建立轮对轮缘厚度和轮径磨耗模型,以提高城市轨道交通车辆的安全性和维护效率。[方法]对轮对实测数据进行预处理,消除数据误差;采用曲线拟合和误差分析方法建立轮缘厚度和轮径的磨耗模型,并以磨耗速率拟合标准差,以及真实值与误差拟合曲线之间误差值的拟合标准差作为该模型的评价指标,评估轮缘厚度及轮径磨耗模型的准确性;分别针对1701次和1721次列车进行轮对磨耗模型验证。[结果及结论]1701次和1721次列车轮对轮缘厚度磨耗速率4次拟合曲线的拟合标准差,以及真实值与误差拟合曲线之间误差值的6次拟合曲线的拟合标准差均接近于零,验证了该车辆轮对磨耗模型的准确性,能够精确预测上海轨道交通17号线同一车型不同列车及同一列车不同位置的轮对磨耗情况。 展开更多

关键词 城市轨道交通 轮对 磨耗模型 拟合标准差

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基于蠕滑机理的车轮磨耗模型分析 被引量：11

2

作者 丁军君 李芾 黄运华 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期66-72,共7页

以C80型货车为例建立车辆动力学模型,利用FASTSI M算法计算出接触斑内蠕滑力的大小和分布,依据Pearce,Zobory,Jendel和Braghin 4种磨耗模型计算轴重、速度、曲线半径和车轮硬度对车轮踏面磨耗的影响程度。结果表明:轴重从21 t提高到25 t... 以C80型货车为例建立车辆动力学模型,利用FASTSI M算法计算出接触斑内蠕滑力的大小和分布,依据Pearce,Zobory,Jendel和Braghin 4种磨耗模型计算轴重、速度、曲线半径和车轮硬度对车轮踏面磨耗的影响程度。结果表明:轴重从21 t提高到25 t时,由Pearce模型计算出的踏面磨耗率是Zobory模型的5.05～4.22倍、Jendel模型的3.77～1.86倍、Braghin模型的15.29～12.35倍;运行速度从60 km.h-1提高到120 km.h-1时,由Pearce模型计算出的踏面磨耗率是Zobory模型的5.13～4.5倍、Jendel模型的3.46～1.4倍、Braghin模型的12.48～16.96倍;曲线半径从5 000 m减小到300 m时,由Pearce模型计算出的磨耗率是Zobory模型的6.06～4.2倍、Jendel模型的1.82～0.91倍、Braghin模型的23.97～13.0倍;直线上车轮磨耗主要发生在踏面接触区,焊接构架式转向架的最大磨耗深度是三大件式的6.4倍、径向式的14倍;曲线上车轮磨耗主要发生在轮缘接触区,焊接构架式转向架最大磨耗深度是三大件式的4.4～1.25倍、径向式的1 126～47.7倍。与试验结果比较表明,Jendel模型能够真实反映车轮踏面磨耗的机理。 展开更多

关键词 车轮磨耗 蠕滑 磨耗模型 轴重 速度 曲线半径 车轮硬度 货车

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基于Archard磨耗模型的合金钢心轨组合辙叉道岔钢轨磨耗研究 被引量：9

3

作者 刘启宾 《铁道建筑》 北大核心 2015年第2期107-111,共5页

基于Archard磨耗模型并结合有限元静动力分析方法,对重载铁路合金钢心轨组合辙叉道岔岔区钢轨垂直磨耗特性进行了研究,给出了一种研究钢轨磨耗的新方法。研究结果表明:受不同断面轮轨接触特性及轮轨力差异的影响,岔区各断面轮轨接触斑... 基于Archard磨耗模型并结合有限元静动力分析方法,对重载铁路合金钢心轨组合辙叉道岔岔区钢轨垂直磨耗特性进行了研究,给出了一种研究钢轨磨耗的新方法。研究结果表明:受不同断面轮轨接触特性及轮轨力差异的影响,岔区各断面轮轨接触斑内磨耗量的大小及分布存在差异;辙叉轮载过渡区翼轨磨耗严重的机理是轮轨法向接触应力大于翼轨材料硬度的0.8倍导致了磨耗系数的突变,建议将此区域翼轨镶嵌合金钢材料或采用深度爆炸硬化技术处理;轮轨接触应力随行车速度的增加有所增加,随列车轴重的增加而大幅增加,建议有条件的情况下降低C80,C70列车的侧向过岔速度,以减缓道岔的磨耗速率。 展开更多

关键词 道岔 Archard磨耗模型 钢轨磨耗 合金钢心轨组合辙叉 磨耗量

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地铁线路钢轨磨耗预测及演变规律

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作者 刘增华 温炳光 +2 位作者 李林 李伟 温泽峰 《铁道建筑》 北大核心 2025年第7期51-56,共6页

以国内某地铁线路为依托建立地铁车辆动力学模型,考虑了九种实测车轮型面,结合HertzFastSim算法、Tγ/A-磨损率函数、钢轨型面平滑与更新策略对钢轨磨耗演变进行了研究,建立钢轨磨耗预测模型,并对比分析了CHN60和60N两种钢轨廓形在半径R... 以国内某地铁线路为依托建立地铁车辆动力学模型,考虑了九种实测车轮型面,结合HertzFastSim算法、Tγ/A-磨损率函数、钢轨型面平滑与更新策略对钢轨磨耗演变进行了研究,建立钢轨磨耗预测模型,并对比分析了CHN60和60N两种钢轨廓形在半径R=300、800 m曲线段以及直线段的磨耗演变规律。结果表明:相同通过总质量下,外轨磨耗大于内轨,且外轨更倾向于发生侧面磨耗,内轨以及直线段钢轨主要表现为轨顶磨耗;随着曲线半径减小,内外轨磨耗均有所增大,尤其是在小半径曲线外轨上,随着磨耗进程的推进,外轨轨侧磨耗形状逐渐贴合于轮缘形状,侧面磨耗较为严重;对于R=300 m曲线,CHN60钢轨可显著降低钢轨侧面磨耗深度,当车辆通过总质量为100 Mt时,60N钢轨的侧面磨耗为CHN60钢轨的3.78倍;对于R=800 m曲线段和直线段,60N钢轨可以一定程度降低钢轨侧面磨耗深度和磨耗面积。 展开更多

关键词 地铁 钢轨磨耗预测模型 小半径曲线 侧面磨耗 钢轨廓形

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基于Braghin模型的机车车轮磨耗研究 被引量：2

5

作者 曹文战 李芾 丁军君 《机电工程》 CAS 2015年第9期1176-1180,共5页

针对D19E型内燃机车车轮磨耗问题,分析了越南铁路基本技术及D19E型内燃机车结构,采用SIMPACK软件建立了D19E型内燃机车动力学模型,并根据越南干线实际情况建立了线路模型。提出了基于机车动力学模型、FASTSIM算法与Braghin踏面磨耗模型... 针对D19E型内燃机车车轮磨耗问题,分析了越南铁路基本技术及D19E型内燃机车结构,采用SIMPACK软件建立了D19E型内燃机车动力学模型,并根据越南干线实际情况建立了线路模型。提出了基于机车动力学模型、FASTSIM算法与Braghin踏面磨耗模型为一体的车轮磨耗计算模型,并发展了相应的数值方法。利用该模型对D19E型内燃机车车轮磨耗进行了仿真分析,采用小波滤波平滑方法对踏面磨耗深度数据进行了平滑,并与现场实测结果进行了对比。研究结果表明,磨耗主要发生在踏面上(-50 mm^45 mm)范围内,轮缘根部处磨耗最大;踏面磨耗量的仿真结果与现场实测结果基本一致,说明该仿真模型能较好地模拟机车车轮磨耗的演化过程,可靠性高。 展开更多

关键词 车辆工程 车轮磨耗 FASTSIM算法 磨耗模型 动力学仿真 轮轨接触

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基于Zobory模型的机车车轮磨耗研究 被引量：1

6

作者 TAO VAN CHIEN 李芾 +1 位作者 丁军君 戚壮 《铁道机车车辆》 2015年第3期6-10,共5页

以D20E型内燃机车为例,采用SIMPACK软件建立了该型机车动力学模型,并根据越南干线实际线路建立线路模型。根据FASTSIM算法与Zobory磨耗预测模型,对机车车轮踏面磨耗的分布和发展情况进行仿真计算,并与现场测量结果进行比较。结果表明:... 以D20E型内燃机车为例,采用SIMPACK软件建立了该型机车动力学模型,并根据越南干线实际线路建立线路模型。根据FASTSIM算法与Zobory磨耗预测模型,对机车车轮踏面磨耗的分布和发展情况进行仿真计算,并与现场测量结果进行比较。结果表明:车轮踏面上(-50~45mm)区间是发生磨耗的主要范围,在轮缘根部处(-37^-26mm)范围内磨耗最大;随着运行距离的增加,车轮轮缘根部处的磨耗更加明显,踏面磨耗发展规律基本相同;踏面磨耗量的预测结果较实际测量结果低。 展开更多

关键词 车辆工程 机车 磨耗模型 动力学仿真 FASTSIM

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基于轮轨蠕滑机理的货车车轮磨耗寿命预测 被引量：4

7

作者 丁军君 孙树磊 +2 位作者 戚壮 黄运华 李芾 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期236-244,共9页

为对货车车轮磨耗寿命进行预测,在SIMPACK中建立车辆-轨道多体动力学模型,基于轮轨半赫兹接触理论和Zobory车轮磨耗模型编制车轮磨耗数值仿真程序.对C80型货车等在环形线和大秦线上运行时的车轮磨耗行为进行仿真,并根据实测结果和仿真... 为对货车车轮磨耗寿命进行预测,在SIMPACK中建立车辆-轨道多体动力学模型,基于轮轨半赫兹接触理论和Zobory车轮磨耗模型编制车轮磨耗数值仿真程序.对C80型货车等在环形线和大秦线上运行时的车轮磨耗行为进行仿真,并根据实测结果和仿真结果对Zobory车轮磨耗模型进行修正,最后利用修正后的Zobory模型对C80型货车在国内某重载线路上运行时的车轮磨耗寿命进行预测.结果表明:车辆在环形线和大秦线上运行时,仿真得到的车轮磨耗分布范围以及圆周磨耗深度和轮缘厚度随运行里程的变化趋势均与现场实测结果较为接近,但车轮圆周磨耗率分别为实测结果的1.394～1.842倍和2.172～3.658倍,主要原因是仿真中采用了轮轨半赫兹接触理论,考虑了弹性剪切变形对滑动速度的影响,并且国内货车采用的CL60钢的硬度大于国外BS11钢的硬度;C80型货车在国内某重载线路上运行时,利用修正后的Zobory模型仿真得到的车轮段修磨耗寿命为39×105km,运用磨耗寿命为65×105km,与现场统计结果较为吻合. 展开更多

关键词 铁路货车 车轮磨耗 磨耗寿命预测 半赫兹接触 磨耗模型

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现代有轨电车线路轨底坡对槽型轨磨耗的影响 被引量：9

8

作者 杨新文 刘小山 +1 位作者 沈剑罡 孟玮 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期528-534,共7页

建立了槽型轨磨耗预测模型,包括考虑了独立旋转车轮的现代有轨电车车辆-轨道耦合动力学计算模型、基于槽型轨多点接触特性的轮轨接触模型以及Archard材料磨耗模型.通过与相关文献结果的对比验证了模型的有效性,并采用该模型分析了轨底... 建立了槽型轨磨耗预测模型,包括考虑了独立旋转车轮的现代有轨电车车辆-轨道耦合动力学计算模型、基于槽型轨多点接触特性的轮轨接触模型以及Archard材料磨耗模型.通过与相关文献结果的对比验证了模型的有效性,并采用该模型分析了轨底坡对现代有轨电车通过小半径曲线轨道时槽型轨磨耗的影响.结果表明:轨底坡为1/60和1/20时,内外侧槽型轨轨面及轨距角位置磨耗相对集中,在X=18 mm附近位置钢轨磨耗影响较轻;相对钢轨磨耗量而言,设置轨底坡为1/20有利于减轻钢轨磨耗. 展开更多

关键词 现代有轨电车 槽型轨 轨底坡 Archard材料磨耗模型

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高速列车车轮型面磨耗预测及参数研究 被引量：10

9

作者 黄宇峰 曾京 +2 位作者 汪群生 孙壮 朱彬 《中国铁路》 2018年第3期93-98,共6页

建立CRH380B型动车组车辆多体动力学模型,通过仿真计算轮轨接触参数,再通过FASTSIM算法结合Archard磨耗模型预测其磨耗量,并与实际车辆磨耗数据进行对比。结果表明,仿真与实际测量的车轮型面磨耗发展情况相似。并对影响车轮磨耗的参数... 建立CRH380B型动车组车辆多体动力学模型,通过仿真计算轮轨接触参数,再通过FASTSIM算法结合Archard磨耗模型预测其磨耗量,并与实际车辆磨耗数据进行对比。结果表明,仿真与实际测量的车轮型面磨耗发展情况相似。并对影响车轮磨耗的参数进行数值仿真分析,主要计算在不同轮轨接触磨耗系数和不同钢轨道床扣件垂向及横向刚度变化情况下的车轮型面磨耗变化,结果表明降低摩擦系数可有效降低车轮磨耗,而钢轨道床扣件的刚度对车轮磨耗影响很小。 展开更多

关键词 高速列车 车轮磨耗 Archard磨耗模型 磨耗预测

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地铁不同曲线半径下钢轨磨耗发展特性 被引量：6

10

作者 王志强 雷震宇 《铁道建筑》 北大核心 2020年第10期134-137,共4页

通过建立车辆-轨道耦合动力学模型和Archard磨耗模型,计算不同曲线半径线路钢轨磨耗的分布范围和发展程度,并研究了钢轨磨耗与曲线半径的关系。结果表明:外轨磨耗主要分布于轨头中部和轨肩区域,其中轨肩区域磨耗较大;内轨磨耗主要分布... 通过建立车辆-轨道耦合动力学模型和Archard磨耗模型,计算不同曲线半径线路钢轨磨耗的分布范围和发展程度,并研究了钢轨磨耗与曲线半径的关系。结果表明:外轨磨耗主要分布于轨头中部和轨肩区域,其中轨肩区域磨耗较大;内轨磨耗主要分布于轨头中部区域。相同型面输出次数下,外轨磨耗峰值均大于内轨,且外轨倾向于发生侧面磨耗,内轨主要发生轨顶磨耗。随着曲线半径增大,外轨磨耗幅值呈增大趋势且磨耗位置由轨肩区域逐渐向轨头中央移动,而内轨磨耗幅值逐渐减小且磨耗分布范围相对集中。曲线半径越大,外轨越不容易发生侧磨现象,磨耗主要发生在轨顶区域且磨耗量较大;曲线半径的变化对内轨磨耗影响较小。 展开更多

关键词 地铁 钢轨磨耗 数值模拟 曲线半径 Archard磨耗模型

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地铁小半径曲线段钢轨磨耗分布发展特性分析 被引量：1

11

作者 雷震宇 王志强 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期890-895,共6页

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... 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。 展开更多

关键词 地铁 钢轨磨耗 车辆-轨道耦合动力学 Archard磨耗模型 型面预测

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基于车轨耦合的地铁车轮多边形形成机理 被引量：4

12

作者 施以旋 戴焕云 +2 位作者 毛庆洲 石怀龙 汪群生 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1357-1367,1388,共12页

车轮多边形磨耗会恶化轨道车辆振动环境,导致结构部件的共振疲劳失效,严重威胁行车安全.为研究地铁车辆车轮多边形磨耗的形成机理,开展线路动态跟踪试验研究,建立车轨垂向耦合有限元模型和动力学模型,并进行轮轨长期磨耗迭代仿真分析.... 车轮多边形磨耗会恶化轨道车辆振动环境,导致结构部件的共振疲劳失效,严重威胁行车安全.为研究地铁车辆车轮多边形磨耗的形成机理,开展线路动态跟踪试验研究,建立车轨垂向耦合有限元模型和动力学模型,并进行轮轨长期磨耗迭代仿真分析.研究结果表明:实测车辆发生了明显的7~9阶的车轮多边形磨耗,导致车辆出现50~70 Hz的强迫振动,频率与轮轨系统耦合振动P_(2)力频率接近;通过车轮磨耗迭代仿真分析,确定了钢轨周期性接头焊缝不平顺引起的轮轨系统P_(2)力共振是导致车轮7~9阶多边形磨耗的根本原因;对钢弹簧浮置板道床和梯形轨枕道床而言,长期轮轨P_(2)力作用会分别引起8阶和15阶车轮多边形磨耗. 展开更多

关键词 地铁车辆 车轮多边形 车轨耦合 磨耗模型 车辆动力学

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非椭圆接触下地铁小半径曲线外轨全寿命侧磨发展规律 被引量：9

13

作者 王少锋 冯青松 +2 位作者 罗信伟 刘庆杰 雷晓燕 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期24-30,共7页

对Archard材料磨耗模型进行了改进,使其更加适合考虑非椭圆接触的钢轨侧磨仿真;将地铁列车荷载谱按客流量分为3类,基于地铁常用A,B型车辆标准模型及小半径曲线参数,建立不同载重条件下的车—轨多体动力学模型,考虑轮轨非椭圆接触计算切... 对Archard材料磨耗模型进行了改进,使其更加适合考虑非椭圆接触的钢轨侧磨仿真;将地铁列车荷载谱按客流量分为3类,基于地铁常用A,B型车辆标准模型及小半径曲线参数,建立不同载重条件下的车—轨多体动力学模型,考虑轮轨非椭圆接触计算切向蠕滑功并按权重进行累积,预测外轨侧磨随运营时间的发展规律,并与长期现场跟踪测试结果进行对比验证。结果表明:地铁小半径曲线外轨侧磨的发展可分为3个阶段,阶段Ⅰ磨耗从轨距角部分开始产生并向轨顶与轨侧扩展,尚未达到侧磨位置处;阶段Ⅱ开始出现侧磨并呈线性发展,A,B型车产生的月侧磨速率分别为0.53和0.46mm;侧磨达到9mm左右进入阶段Ⅲ,侧磨速率明显提高,磨耗位置稳定;预测的侧磨发展规律和钢轨型面演变与现场跟踪测试结果十分吻合,表明利用本方法能够以较小的成本对外轨全寿命阶段侧磨进行分析研究。 展开更多

关键词 钢轨侧磨 非椭圆接触 小半径曲线 全寿命 Archard磨耗模型

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