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地铁曲线不同位置轮轨界面综合摩擦因数优化
1
作者 朱爱华 张财胜 +3 位作者 张帆 杨建伟 白堂博 张骄 《铁道建筑》 北大核心 2025年第5期49-56,共8页
针对地铁小半径曲线轮轨精准润滑技术,考虑不同轨顶与轨侧摩擦因数匹配工况,对地铁曲线不同位置的轮轨界面综合摩擦因数进行优化。在SIMPACK中建立地铁车辆动力学模型,引入轮轨界面综合摩擦因数管理模型,分析曲线不同位置轨顶与轨侧摩... 针对地铁小半径曲线轮轨精准润滑技术,考虑不同轨顶与轨侧摩擦因数匹配工况,对地铁曲线不同位置的轮轨界面综合摩擦因数进行优化。在SIMPACK中建立地铁车辆动力学模型,引入轮轨界面综合摩擦因数管理模型,分析曲线不同位置轨顶与轨侧摩擦因数匹配工况对轮轨磨耗性能、轮对冲角、表面疲劳指数和脱轨系数的影响规律。使用熵权TOPSIS法对4个评价指标建立多目标优化模型,实现曲线不同位置的轮轨界面综合摩擦因数优化。结果表明:缓中点Ⅰ、缓圆点和曲中点的综合性能同时受轨顶和轨侧摩擦因数的影响,圆缓点的综合性能主要受轨侧摩擦因数的影响,缓中点Ⅱ的综合性能主要受轨顶摩擦因数的影响;缓中点Ⅰ、缓圆点、曲中点、圆缓点和缓中点Ⅱ的最佳摩擦因数组合(轨顶摩擦因数/轨侧摩擦因数)分别为0.20/0.35、0.20/0.10、0.25/0.10、0.20/0.20和0.20/0.30。 展开更多
关键词 地铁 综合摩擦因数 模型试验 轮轨界面 优化 轨顶 轨侧
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轮轨黏着状态对动力集中动车组动力车蛇行运动稳定性影响
2
作者 张恒 张志超 +3 位作者 吕凯凯 储高峰 凌亮 翟婉明 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第3期21-31,共11页
针对时速160 km顶推式动力集中动车组动力车在复杂轮轨黏着条件下的车体蛇行运动稳定性,通过建立的17个自由度动车组横向简化模型进行根轨迹分析,采用非线性数值仿真模型分析不同轮轨等效锥度和接触条件下蛇行分岔行为和随机振动特性,... 针对时速160 km顶推式动力集中动车组动力车在复杂轮轨黏着条件下的车体蛇行运动稳定性,通过建立的17个自由度动车组横向简化模型进行根轨迹分析,采用非线性数值仿真模型分析不同轮轨等效锥度和接触条件下蛇行分岔行为和随机振动特性,研究不同轮轨摩擦系数和牵引力对动力集中动车组动力车低锥度车体蛇行运动稳定性的影响。结果表明:低轮轨等效锥度下车辆蛇行运动模态与其他固有模态相耦合,导致系统阻尼过低,引起车辆一次蛇行失稳,这是动力车出现低频横向异常振动的主要原因;轮轨黏着状态显著影响动力车的一次蛇行运动稳定性,低轮轨界面摩擦系数将显著降低车辆最小阻尼值和蛇行运动频率,降低非线性分岔临界速度;低轮轨摩擦系数条件下,较大的牵引力将进一步加剧蠕滑饱和现象,降低非线性分岔临界速度和蛇行运动频率;车体横向振动加速度未随轮轨黏着状态的劣化而加剧,当蛇行运动频率接近车体固有模态频率1.1 Hz时,车体横向振动加速度在蛇行运动频率处幅值增大;相较于采用构架横向振动加速度幅值,采用轮轴横向力对动车组车体蛇行稳定性进行评估更为合理。 展开更多
关键词 动力集中动车组 轮轨摩擦系数 牵引力 蛇行运动 稳定性 轮轴横向力 振动加速度
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水污染条件下摩擦调节剂对轮轨磨耗与损伤的影响
3
作者 朱爱华 李安琰 +3 位作者 杨建伟 张财胜 白杨 邢彤 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第6期937-948,共12页
针对降雨造成的地铁轮轨界面水污染问题,通过摩擦磨损试验机,开展了有水工况下不同摩擦调节剂(FM)对轮轨磨耗与轮轨损伤影响的试验研究.分别设置无水、0.6和1.5mL/min这3种水量,分析了水基FM、金属基FM和固体FM这3种摩擦调节剂溶入不同... 针对降雨造成的地铁轮轨界面水污染问题,通过摩擦磨损试验机,开展了有水工况下不同摩擦调节剂(FM)对轮轨磨耗与轮轨损伤影响的试验研究.分别设置无水、0.6和1.5mL/min这3种水量,分析了水基FM、金属基FM和固体FM这3种摩擦调节剂溶入不同水量时轮轨黏着系数、磨损率、塑性变形及轮轨损伤的变化规律,探究了轮轨界面水量对摩擦调节剂性能的影响.结果表明:在摩擦调节剂基础上加入水后,水基FM和金属基FM介质下轮轨界面的黏着系数变化不大,固体FM介质下黏着系数明显下降;水的加入导致3种FM介质下的轮轨试样磨耗与损伤均有所增加,但塑性变形层厚度发生不同程度的变化;加入水后,水基FM与固体FM介质下车轮试样裂纹长度和深度增加,但金属基FM介质下现象与之相反.研究结论为雨水天气地铁轮轨摩擦调控提供一定理论支持. 展开更多
关键词 水 摩擦调节剂 轮轨磨耗与损伤 黏着系数 塑性变形
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摩擦因数对小半径曲线轮轨接触应力的影响
4
作者 曾志平 唐杰 +4 位作者 吴达 李平 冯宁 李沛成 田春雨 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期2789-2799,共11页
为研究摩擦因数对小半径曲线轮轨接触应力以及接触斑面积的影响规律,基于SIMPACK动力学软件,分别设置内轨和外轨的摩擦因数为0.2、0.3、0.4并组合成9种不同的工况,计算内轨和外轨在半径为350 m的圆曲线线路中的最大法向、纵向和切向应... 为研究摩擦因数对小半径曲线轮轨接触应力以及接触斑面积的影响规律,基于SIMPACK动力学软件,分别设置内轨和外轨的摩擦因数为0.2、0.3、0.4并组合成9种不同的工况,计算内轨和外轨在半径为350 m的圆曲线线路中的最大法向、纵向和切向应力与对应的接触斑面积。研究结果表明;1)内轨应力集中于钢轨中心偏右的轨面区域,外轨应力集中于轨角区域;2)外轨法向应力约为内轨法向应力的1.28倍,外轨纵向和切向应力分布以拉力产生的负应力为主导,接触区域部分受拉、部分受压,产生蠕滑现象,导致侧磨;3)内轨和外轨的法向、切向应力变化与摩擦因数呈线性关系,纵向应力与摩擦因数具有非线性特征;4)摩擦因数的取值对法向接触斑面积无明显影响,当摩擦因数分别在0.2~0.3、0.3~0.4范围内时,内轨和外轨的纵向、切向接触斑面积变化更加显著。研究成果可为进一步揭示轮轨接触疲劳磨耗等问题提供参考依据。 展开更多
关键词 轮轨接触 三向应力 接触斑面积 摩擦因数 小半径曲线
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时速400 km轮轨制动大蠕滑黏着试验研究(四)——多种介质条件下极低黏着特性及黏着系数 被引量：2
5
作者 常崇义 陈波 +1 位作者 蔡园武 李果 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第1期149-156,共8页
针对时速400 km高速列车轮轨在多种介质条件下的制动大蠕滑极低黏着特性及黏着系数,通过高速轮轨关系试验台,模拟不同速度下轮轨间分别采用喷水、防冻液、普通润滑油15W-40及齿轮箱润滑油75W-90等介质的工况,研究轮轨间多种介质对制动... 针对时速400 km高速列车轮轨在多种介质条件下的制动大蠕滑极低黏着特性及黏着系数,通过高速轮轨关系试验台,模拟不同速度下轮轨间分别采用喷水、防冻液、普通润滑油15W-40及齿轮箱润滑油75W-90等介质的工况,研究轮轨间多种介质对制动大蠕滑极低黏着特性和黏着系数的影响,并探讨水介质条件下轮轨接触表面粗糙度和齿轮箱润滑油条件下超大蠕滑率对黏着系数的作用。结果表明:水介质条件下轮轨接触表面粗糙度是影响黏着系数的关键因素之一,极低粗糙度水平下速度超过100 km·h^(-1)后便进入极低黏着状态;轮轨间不同介质条件下,黏着系数随速度的提高呈现不同的下降趋势,其中齿轮箱润滑油75W-90和防冻液在高速下更易导致极低黏着系数的出现;特别是在齿轮箱润滑油75W-90条件下黏着力系数在黏着饱和点之后随纵向蠕滑率的增加呈现持续下降趋势,即使纵向蠕滑率增加到90%也未观察到黏着力系数再次上升的现象,标志着对这类齿轮箱润滑油仅利用防滑控制技术提高黏着利用的可能性极低。 展开更多
关键词 轮轨接触界面 第三介质 大蠕滑 极低黏着 黏着系数
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不同施用条件下轨顶摩擦调节剂的减摩性能研究
6
作者 吴柄男 李佳辛 +7 位作者 宋辛辛 师陆冰 张沭玥 丁昊昊 王文健 刘启跃 Lewis Roger 周仲荣 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第5期745-757,共13页
本文中研究了水基、油基和脂基轨顶摩擦调节剂在不同轮轨表面粗糙度和施加量下的减摩性能,研究结果表明:(1)合理地应用轨顶摩擦调节剂可使轮轨界面从干摩擦转变为混合润滑状态,产生中等水平的黏着系数和正摩擦特性;(2)增加轮轨表面粗糙... 本文中研究了水基、油基和脂基轨顶摩擦调节剂在不同轮轨表面粗糙度和施加量下的减摩性能,研究结果表明:(1)合理地应用轨顶摩擦调节剂可使轮轨界面从干摩擦转变为混合润滑状态,产生中等水平的黏着系数和正摩擦特性;(2)增加轮轨表面粗糙度或减小材料的施加量可以增加金属表面微凸体承担的法向载荷进而避免轮轨低黏着现象,低抗剪切强度的油(脂)基材料可以增强轨顶摩擦调节剂的润滑性能;(3)轨顶摩擦调节剂的安全施加量从高到低依次是水基、油基和脂基轨顶摩擦调节剂,应用轨顶摩擦调节剂产生的黏着系数越高,其在轮轨界面间的保持能力越差;(4)应用轨顶摩擦调节剂可以大幅降低轮轨磨损,且表面粗糙度未发生明显变化.轨顶摩擦调节剂的减摩性能从高到低依次是冬季水基、油基、混合水基、脂基和夏季水基轨顶摩擦调节剂,机械混合夏季和冬季水基轨顶摩擦调节剂不会恶化混合后材料的减摩性能. 展开更多
关键词 轨顶摩擦调节剂 轮轨黏着 轮轨磨损 表面粗糙度 施加量
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轮轨界面摩擦模型与黏着调控技术的研究进展
7
作者 徐梦楠 王文健 +4 位作者 宋辛辛 程家豪 张沭玥 丁昊昊 郭俊 《表面技术》 北大核心 2025年第13期1-15,共15页
轮轨黏着系数是列车牵引与制动性能的核心影响因素,针对基于轮轨界面摩擦模型的黏着计算和轮轨黏着调控技术进行深入研究,对于保障列车运行的安全、稳定与高效至关重要。全面综述了轮轨界面摩擦模型和黏着调控技术的研究进展。首先,阐... 轮轨黏着系数是列车牵引与制动性能的核心影响因素,针对基于轮轨界面摩擦模型的黏着计算和轮轨黏着调控技术进行深入研究,对于保障列车运行的安全、稳定与高效至关重要。全面综述了轮轨界面摩擦模型和黏着调控技术的研究进展。首先,阐述了轮轨黏着现象及其对列车运行的重要性,黏着系数过高或不足均会对列车性能产生不利影响。其次,回顾了轮轨界面摩擦因数模型的发展历程,从早期的库仑摩擦因数模型到更为复杂的衰减模型和大蠕滑摩擦因数模型,分析了各模型的优缺点及适用性。在黏着调控技术方面,重点介绍了机车防滑控制技术和撒砂增黏技术,探讨了其工作原理、应用效果及存在的问题。此外,展望了未来的研究方向,包括结合先进试验设备和方法深入探究大蠕滑黏着恢复机理,构建精准摩擦因数模型;高效利用车辆实时数据,持续提升黏着控制系统自适应性和鲁棒性,精细化撒砂增黏技术,优化撒砂装置和颗粒性能。旨在为相关科研人员和工程技术人员提供参考,推动轮轨黏着相关技术的发展,满足铁路运输日益增长的安全和效率需求。 展开更多
关键词 轮轨黏着 摩擦因数模型 黏着调控 防滑控制 撒砂增黏
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高速轮轨低温+雪条件下黏着特性试验研究
8
作者 常崇义 李兰 +1 位作者 蔡园武 陈波 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第2期172-179,共8页
轮轨界面在低温+雪等复杂环境中,高速轮轨黏着特性将受到显著影响,进而影响列车运行的安全性和稳定性。针对这一问题,提出高速轮轨关系试验台轮轨界面低温+雪条件下的黏着试验方法,研究轮轨接触界面分别喷0和-2℃雪条件下的黏着特性,并... 轮轨界面在低温+雪等复杂环境中,高速轮轨黏着特性将受到显著影响,进而影响列车运行的安全性和稳定性。针对这一问题,提出高速轮轨关系试验台轮轨界面低温+雪条件下的黏着试验方法,研究轮轨接触界面分别喷0和-2℃雪条件下的黏着特性,并通过分析雪与水的物态变化探讨黏着系数下降的原因。结果表明:低温环境下在轮轨界面喷0℃雪时,黏着系数随速度的增加呈先快速下降后缓慢下降的趋势,特别是在50~120 km·h^(-1)速度范围内黏着系数的下降幅度高达68%;与喷0℃雪相比,喷-2℃雪条件下的黏着系数高1倍左右;在50~120 km·h^(-1)速度范围内,喷2℃水与0℃雪条件的黏着系数有较好的一致性,意为在此速度和温度范围内水与雪对黏着系数的影响较为相似;喷雪条件下,300 km·h^(-1)速度时纵向蠕滑率超过0.6%后黏着力系数随纵向蠕滑率的增加出现剧烈波动,具有很大的不稳定性;低温+雪条件下雪-水-冰的物态变化及其在轮轨接触压应力作用下的转化机制对黏着系数具有显著影响。 展开更多
关键词 轮轨关系 轮轨接触 低温 雪 黏着系数 粗糙度
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钢轨波磨区段科隆蛋扣件弹条断裂机理 被引量：1
9
作者 崔晓璐 彭双千 +2 位作者 徐佳 钟建科 祁亚运 《西南交通大学学报》 北大核心 2025年第1期205-213,共9页
钢轨波磨作为地铁线路的典型钢轨损伤形式,其高发区段常伴随着扣件弹条断裂问题,严重影响列车的运营安全.其中,科隆蛋扣件小半径区段是钢轨波磨的高发区段.为探究科隆蛋扣件弹条的断裂机理,首先结合现场调研,构建包含完整科隆蛋扣件的轮... 钢轨波磨作为地铁线路的典型钢轨损伤形式,其高发区段常伴随着扣件弹条断裂问题,严重影响列车的运营安全.其中,科隆蛋扣件小半径区段是钢轨波磨的高发区段.为探究科隆蛋扣件弹条的断裂机理,首先结合现场调研,构建包含完整科隆蛋扣件的轮对-钢轨-扣件系统有限元模型;然后,从共振响应的角度探究轮轨摩擦耦合振动激励下科隆蛋扣件弹条的共振响应;最后,从疲劳寿命角度,对比有无波磨区段科隆蛋扣件弹条的疲劳寿命情况,并以此量化不同弹条的疲劳损伤情况.研究结果表明:在钢轨波磨高发区段,轮轨摩擦耦合振动主频与科隆蛋扣件弹条一阶约束模态一致,轮轨摩擦耦合振动引起的弹条共振是科隆蛋扣件断裂的主要原因;钢轨波磨加剧了轮轨摩擦耦合振动,使得科隆蛋扣件弹条寿命相较无波磨区段下降99.04%,仅为设计寿命的3.11%;此外,科隆蛋扣件小半径曲线区段低轨工作边一侧的弹条更容易发生疲劳失效,失效位置位于其弹条后拱端内侧. 展开更多
关键词 钢轨波磨 轮轨摩擦耦合振动 弹条断裂 共振响应 疲劳失效
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高速列车偏心车轮踏面的高阶多边形磨耗机理研究
10
作者 康熙 宫巍容 +5 位作者 刘锐涵 赵洋 陈翔 陈光雄 崔晓璐 禄盛 《表面技术》 北大核心 2025年第1期132-139,共8页
目的研究高铁车轮几何偏心与车轮踏面高阶多边形磨耗之间的关系。方法在匀速运行期间对高速列车轴箱体的三向振动加速度进行测试,并分析功率谱密度;建立轮对-钢轨系统有限元模型,采用瞬时动态法计算车轮不同几何偏心工况下轮轨力的波动... 目的研究高铁车轮几何偏心与车轮踏面高阶多边形磨耗之间的关系。方法在匀速运行期间对高速列车轴箱体的三向振动加速度进行测试,并分析功率谱密度;建立轮对-钢轨系统有限元模型,采用瞬时动态法计算车轮不同几何偏心工况下轮轨力的波动情况;采用复特征值法分析轮轨在饱和纵向蠕滑力激励下系统的稳定性,预测引起车轮高阶多边形磨耗的轮轨不稳定振动,并研究对列车运行速度和运营环境的影响。结果高速列车以237 km/h的速度运行且轮轨摩擦因数为0.23时,0.7 mm及以上的车轮几何偏心量会导致轮轨最大纵向蠕滑力达到饱和状态,引起614 Hz的轮轨系统不稳定振动,造成车轮24~25阶多边形磨耗的形成。当车速从200 km/h分别增至300、400 km/h时,引起纵向蠕滑力饱和的车轮几何偏心临界值从0.8 mm分别减至约0.67、0.56 mm。当轮轨间摩擦因数为0.21及以上时,饱和纵向蠕滑力激励的轮轨系统614 Hz不稳定振动的等效阻尼比随着轮轨摩擦因数的增大而减小。在摩擦因数0.21~0.27范围内,该振动的发生趋势线性增强。当摩擦因数降至0.21以下时,该振动趋于稳定。结论在列车高速运行时,超过一定临界值的车轮几何偏心可引起轮轨纵向蠕滑力周期性饱和,激发轮轨系统不稳定振动,从而引起踏面高阶多边形磨耗。车速的提高会导致车轮几何偏心临界值的降低,轮轨摩擦因数增大会造成不稳定振动的发生趋势线性增强,进而引发更为严重的车轮高阶多边形磨耗。 展开更多
关键词 车轮高阶多边形磨耗 有限元仿真 摩擦自激振动 高速列车 偏心车轮 轮轨饱和蠕滑力
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轮轨接触条件对风载作用下高速列车运行安全性的影响
11
作者 孙丽霞 朱亮 +3 位作者 吴宁 池长欣 王友彪 周春阳 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期1210-1222,共13页
采用空气动力学与车辆动力学仿真分析相结合的方法,研究轮轨接触与风载、曲线线型多因素耦合下的高速列车运行安全性,揭示不同的轮轨接触条件下高速列车风载运行安全失效形式。研究结果表明:轮轨接触条件对列车风载动力学性能有明显影响... 采用空气动力学与车辆动力学仿真分析相结合的方法,研究轮轨接触与风载、曲线线型多因素耦合下的高速列车运行安全性,揭示不同的轮轨接触条件下高速列车风载运行安全失效形式。研究结果表明:轮轨接触条件对列车风载动力学性能有明显影响,新车轮型面与低轮轨摩擦因数组合工况对车辆运行安全性偏不利,磨耗车轮型面与高轮轨摩擦因数组合工况对车体横向运行平稳性偏不利;在不同的轮轨摩擦因数下,轮对的蛇行运动姿态有明显差异,在低轮轨摩擦因数下,轮对在背风侧钢轨附近作小幅值蛇行运动,在高轮轨摩擦因数下,轮对在纯滚动线附近作大幅值蛇行运动;轮轨接触条件对列车运行安全失效形式也有明显影响,新车轮型面与低轮轨摩擦因数组合工况下易发生轮重减载及轮轴横向力超限的问题,而磨耗车轮型面与高轮轨摩擦因数组合工况下易导致低频晃车。 展开更多
关键词 风载 轮轨摩擦因数 磨耗车轮型面 高速列车 低频晃车
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极端条件下高速铁路典型轮轨周期性磨耗相互作用探讨
12
作者 崔晓璐 王仕琦 +3 位作者 卜涵 徐晓天 赵晓波 张富贵 《振动与冲击》 北大核心 2025年第1期20-29,共10页
车轮多边形和钢轨波磨作为高速铁路典型轮轨周期性磨耗均会加剧轮轨振动,影响行车安全。为探究极端条件下当车轮多边形和钢轨波磨共存时的相互作用:首先,考虑高速铁路典型轮轨周期性磨耗建立了轮轨系统的有限元模型,探究了具有频率相关... 车轮多边形和钢轨波磨作为高速铁路典型轮轨周期性磨耗均会加剧轮轨振动,影响行车安全。为探究极端条件下当车轮多边形和钢轨波磨共存时的相互作用:首先,考虑高速铁路典型轮轨周期性磨耗建立了轮轨系统的有限元模型,探究了具有频率相关性的轮轨周期性磨耗竞争机制;然后,对比研究了具有频率相关性的轮轨周期性磨耗同/异相位接触时的轮轨摩擦耦合振动特性;最后,研究了具有频率无关性的轮轨周期性磨耗相互作用时的轮轨摩擦耦合振动特性。研究发现:在具有频率相关性的车轮多边形和钢轨波磨共存时的极端条件下轮轨系统最不稳定;具有频率相关性的轮轨周期性磨耗处于同相位时会加剧轮轨系统的不稳定,且同/异相位之间轮轨摩擦耦合振动的差距会随着波深的增加而增大;具有频率无关性的轮轨周期性磨耗的振动频率越接近对轮轨系统稳定性的影响越大。 展开更多
关键词 车轮多边形 钢轨波磨 摩擦耦合振动 同/异相位 频率相关性
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高速铁路车轮多边形和钢轨波磨相关性及影响
13
作者 崔晓璐 卜涵 +3 位作者 徐晓天 尹越 徐佳 杨红娟 《振动.测试与诊断》 北大核心 2025年第1期45-50,199,共7页
基于轮轨系统摩擦耦合振动会引发车轮多边形和钢轨波磨的问题,以高速铁路长大坡道直线区段作为研究对象,建立了高速铁路轮轨系统的有限元模型,研究长大坡道直线区段轮轨系统的摩擦耦合振动特性,阐明了车轮多边形和钢轨波磨的耦合特性。... 基于轮轨系统摩擦耦合振动会引发车轮多边形和钢轨波磨的问题,以高速铁路长大坡道直线区段作为研究对象,建立了高速铁路轮轨系统的有限元模型,研究长大坡道直线区段轮轨系统的摩擦耦合振动特性,阐明了车轮多边形和钢轨波磨的耦合特性。研究结果表明:高速铁路长大坡道区段趋于饱和的轮轨蠕滑力,容易诱导轮轨系统的摩擦耦合振动,从而引发具有频率相关性的车轮多边形和钢轨波磨;具有频率相关性的车轮多边形和钢轨波磨均会加剧轮轨系统的摩擦耦合振动,其中车轮多边形的影响更为明显;无频率相关性的车轮多边形和钢轨波磨相互作用时,并未体现出相互促进的关系,且实际情况中难以出现完全吻合的具有频率相关性的车轮多边形和钢轨波磨,因此二者在后续发展中关联性较弱。 展开更多
关键词 高速铁路 车轮多边形 钢轨波磨 摩擦耦合振动 耦合特性 关联性
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考虑材料温变特性的三维轮轨接触热分析 被引量：1
14
作者 王平 张洪吉 +2 位作者 孙耀亮 安博洋 何庆 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期239-246,306,共9页
为研究材料温变特性对轮轨接触行为和摩擦温升的影响,提出了一种考虑材料温变特性的三维轮轨热力耦合模型,能够考虑纵、横向蠕滑率和自旋的影响,更为真实地模拟轮轨系统的服役状态.首先,研究了热力耦合建模方式对轮轨界面摩擦温升及接... 为研究材料温变特性对轮轨接触行为和摩擦温升的影响,提出了一种考虑材料温变特性的三维轮轨热力耦合模型,能够考虑纵、横向蠕滑率和自旋的影响,更为真实地模拟轮轨系统的服役状态.首先,研究了热力耦合建模方式对轮轨界面摩擦温升及接触应力的影响;随后,将该模型应用于地铁小半径曲线处车辆-轨道相互作用模拟.结果表明:当轮轨界面温度达到450℃时,轮轨接触应力显著降低,降幅可达20%;考虑热力耦合建模后,轮轨界面的预测温升明显低于不考虑热力耦合建模时的结果,在蠕滑率为0.16时,两者的差异可达51%;地铁车辆在小半径曲线线路上运行时轮轨摩擦温升因过大的蠕滑率与自旋会急剧增大到750℃,应考虑轮轨热力耦合建模以避免过高估计轮轨摩擦温升以及轮轨接触应力. 展开更多
关键词 摩擦温升 轮轨接触 热力耦合 车辆-轨道耦合动力学 轮轨损伤
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基于GPD理论和百分位数阈值法的轮轨力极值估计与动力系数研究 被引量：1
15
作者 郭杰 杨荣山 谭斌 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期11-20,共10页
在高速铁路无砟轨道结构设计和检算时,列车荷载设计值是关键的设计参数之一。基于GPD理论,研究全波段不平顺激励下的轮轨力极值估计方法,并与脉冲激励下的结果对比,为无砟轨道结构设计和相关规范的完善提供依据。结果表明:采用百分位数... 在高速铁路无砟轨道结构设计和检算时,列车荷载设计值是关键的设计参数之一。基于GPD理论,研究全波段不平顺激励下的轮轨力极值估计方法,并与脉冲激励下的结果对比,为无砟轨道结构设计和相关规范的完善提供依据。结果表明:采用百分位数法选取阈值时,应对样本分簇以提高样本之间的独立性和轮轨力极值估计的精度;提出结合百分位数阈值的形状参数筛选法进行轮轨力极值估计,确定了每簇样本量大小和形状参数区间;样本量宜取3×10^(5)~5×10^(5)个,百分位数阈值宜取50%~98%,且以轮轨力极值估计值的均值作为最终的轮轨力极值估计值;列车速度为250~400 km/h的列车荷载设计值动力系数分别为2.2、2.4、2.6和2.8。 展开更多
关键词 GPD理论 轮轨力 极值估计 形状参数 动力系数
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基于地铁车轮型面动态变化下轮轨界面综合摩擦系数优化
16
作者 朱爱华 李安琰 +2 位作者 张帆 杨建伟 白堂博 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2024年第12期69-76,共8页
针对车轮型面动态变化下的轨顶/轨侧摩擦系数匹配问题,跟踪测试2条线路在不同服役阶段下的车轮磨耗型面数据,建立地铁车辆动力学模型,分析车轮型面动态变化下轨顶/轨侧摩擦系数匹配对轮轨磨耗性能、轮对冲角、表面疲劳指数和脱轨系数的... 针对车轮型面动态变化下的轨顶/轨侧摩擦系数匹配问题,跟踪测试2条线路在不同服役阶段下的车轮磨耗型面数据,建立地铁车辆动力学模型,分析车轮型面动态变化下轨顶/轨侧摩擦系数匹配对轮轨磨耗性能、轮对冲角、表面疲劳指数和脱轨系数的影响;以上述4个指标建立基于熵权TOPSIS法的多目标优化模型,得到轨顶/轨侧摩擦系数最佳匹配策略。研究发现:随车轮型面动态变化,轮缘磨耗型面和踏面磨耗型面的轮轨接触点发生不同程度的跳跃与集中,轮轨匹配关系恶化;轮缘磨耗型面在服役初期的综合性能主要受轨顶摩擦系数影响,随服役里程增加,轨侧摩擦系数的变化占据主导地位;踏面磨耗型面的综合性能指标主要受轨顶摩擦系数的影响;在车轮服役初始阶段、磨损早期、磨损中期、磨损晚期阶段,轮缘磨耗型面车轮对应的轨顶/轨侧最佳摩擦系数匹配分别为0.30/0.10、0.25/0.10、0.20/0.10和0.20/0.10,踏面磨耗型面车轮对应的轨顶/轨侧最佳摩擦系数匹配分别为0.20/0.15、0.20/0.30、0.20/0.35和0.30/0.15。 展开更多
关键词 轨顶/轨侧摩擦系数匹配 轮缘磨耗型面 踏面磨耗型面 熵权TOPSIS法
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变摩擦条件下高速钢轨焊缝处轮轨滚动接触-冲击行为研究
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作者 杨健 徐井芒 +3 位作者 王凯 刘晨 何傲男 王平 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期111-120,共10页
采用变摩擦系数能够较为准确地刻画轮轨滚动接触行为。为研究变摩擦系数对钢轨焊缝处轮轨滚动接触行为的影响,建立三种不同钢轨焊缝工况的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,通过对比库伦型摩擦系数的结果,计算分析变摩擦系数对轮轨力、... 采用变摩擦系数能够较为准确地刻画轮轨滚动接触行为。为研究变摩擦系数对钢轨焊缝处轮轨滚动接触行为的影响,建立三种不同钢轨焊缝工况的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,通过对比库伦型摩擦系数的结果,计算分析变摩擦系数对轮轨力、接触斑内的微滑以及黏滑分布等接触行为的影响。结果表明:变摩擦系数接触斑内的滑动区域占比会更大且在滑动区域会引起黏滑振荡现象,当轮轨界面滑动现象越明显时,黏滑振荡越剧烈;变摩擦系数对法向接触解的影响不大,切向接触解会因接触状态的改变显著受到影响,造成凸形1焊缝的不均匀磨耗;变摩擦系数会影响von Mises应力分布,其最大von Mises应力发生的位置会向轨底移动,对伤损出现的位置产生影响。 展开更多
关键词 变摩擦系数 钢轨焊缝 三维瞬态滚动接触 显式有限元 轮轨滚动接触解
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轮轨滑动磨损对应力和温度影响的研究
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作者 魏云鹏 吴亚平 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第6期72-76,85,共6页
列车在启动、制动或通过曲线轨道、长大下坡道时,轮轨之间将出现滑动接触,这种现象在地铁中较为常见。滑动接触引起的磨损对接触区域应力和温度有着显著影响。根据数值计算方法和摩擦传热理论,建立轮轨接触磨损模型和摩擦传热模型,引入... 列车在启动、制动或通过曲线轨道、长大下坡道时,轮轨之间将出现滑动接触,这种现象在地铁中较为常见。滑动接触引起的磨损对接触区域应力和温度有着显著影响。根据数值计算方法和摩擦传热理论,建立轮轨接触磨损模型和摩擦传热模型,引入与磨损相关的接触应力,采用移动热源模拟轮轨之间的摩擦热,考虑温度对材料参数的影响,研究滑动磨损对应力和温度的影响。结果显示,随着滑动距离的增加,轮轨接触斑面积逐渐变大,接触应力从尖凸状变为扁平状,最大接触应力逐渐减小,接触应力分布趋于均匀。当磨损深度超过0.2 mm时,采用初始接触应力计算得到的轮轨节点温度值要显著高于采用与磨损相关的接触应力计算得到的温度值,并且随着滑动距离的增加,温度之间的差异逐渐变大。滑动接触时刻末,用初始接触应力计算的轮轨接触区域温度场中的最高温度比磨损相关的接触应力计算得到的最高温度分别高113.9℃和61.0℃。研究结果显示,磨损对应力和温度的影响较为显著,在计算应力和摩擦热时应充分考虑磨损对其的影响。 展开更多
关键词 轮轨滑动接触 磨损 摩擦热 接触应力 移动热源 温度
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轮轨摩擦自激振动导致曲线啸叫研究
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作者 冯晓航 陈光雄 +2 位作者 董丙杰 宋启峰 唐宇 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第14期73-79,共7页
在地铁车辆通过狭窄的曲线轨道时,往往伴随着啸叫噪声的产生。为深入研究这一现象,该研究考虑了列车在曲线轨道行驶时的轮轨接触状态,进而建立了轮对-轨道系统的摩擦耦合有限元模型。随后,通过复特征值分析对该模型进行深入研究,并探讨... 在地铁车辆通过狭窄的曲线轨道时,往往伴随着啸叫噪声的产生。为深入研究这一现象,该研究考虑了列车在曲线轨道行驶时的轮轨接触状态,进而建立了轮对-轨道系统的摩擦耦合有限元模型。随后,通过复特征值分析对该模型进行深入研究,并探讨了不同摩擦因数以及钢轨吸振器的类型及其参数对曲线啸叫产生趋势的影响。研究结果表明,轮对-轨道系统由于摩擦自激振动而引起的曲线啸叫噪声频率为482.4 Hz、1 205.1 Hz和2 153.9 Hz,这与现场测试结果相一致。此外,当摩擦因数大于或等于0.25时,轮对-轨道系统才会出现2 153.9 Hz的曲线啸叫噪声频率;而安装钢轨侧面吸振器及增大其连接阻尼或者选择合适的轨底吸振器结构均能有效地缓解轮对-轨道系统的摩擦自激振动。 展开更多
关键词 曲线啸叫 轮轨接触 摩擦自激振动 复特征值分析 数值仿真
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Cu,Fe和SiO_(2)粉末对轮轨间摩擦性能影响试验
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作者 宋瑞 孙丽霞 +3 位作者 张忠凯 徐力 吴毅 沈钢 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期107-116,共10页
为寻找可替代硬质氧化物颗粒且能增加摩擦系数,并能减少对轮轨表面损伤的增黏材料,利用销盘摩擦试验机,在试验压力为0.5 MPa、转速为100,200,350,500 r·min^(-1)条件下,采用向轮轨摩擦表面添加粉末并观测摩擦表面形貌的方法,比较测... 为寻找可替代硬质氧化物颗粒且能增加摩擦系数,并能减少对轮轨表面损伤的增黏材料,利用销盘摩擦试验机,在试验压力为0.5 MPa、转速为100,200,350,500 r·min^(-1)条件下,采用向轮轨摩擦表面添加粉末并观测摩擦表面形貌的方法,比较测试Cu,Fe与SiO_(2)粉末对摩擦系数、磨损量及表面硬度影响的差异性。结果表明:Cu,Fe粉末增加轮轨间摩擦系数的作用大于硬质SiO_(2)粉末,在摩擦表面添加Cu粉后摩擦系数增加0.2~0.3,添加Fe粉后增加0.1~0.2,添加SiO_(2)粉后在转速低于200 r·min^(-1)条件下增幅低于0.1,但在转速高于200 r·min^(-1)条件下并没有增加;低转速条件下SiO_(2)和Fe粉末使磨损量增加40%以上,而在转速大于200 r·min^(-1)时Cu粉末使磨损量降低50%,原因在于高硬度粒子加剧了对摩擦表面的犁削程度,导致磨损量成倍增加,而Cu粉末在剪切力的作用下易发生大塑性变形,从而黏附在摩擦表面,起到增大摩擦力和减小磨损量的作用;低速条件下Fe粉末和SiO_(2)粉末硬度高,与摩擦表面形成咬合作用,导致摩擦系数增加,而在转速提高时Fe和SiO_(2)粉末被粉碎细化,微细颗粒具有滚动效应,弱化了摩擦表面间的剪切力,难以起到增加摩擦系数的作用。 展开更多
关键词 轮轨关系 轮轨摩擦 粉末颗粒 磨损 增黏 摩擦系数
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