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CRH3型动车组车轮多边形化对轮轨接触力的影响

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重庆理工大学学报（自然科学） 2020年第3期34卷 74-79页

作者：邢远阚前华徐祥西南交通大学力学与工程学院成都610031

针对高速铁路频发的车轮多边形问题,探讨了多边形阶数、多边形波深以及行车速度对轮轨接触力的影响。基于多体动力学分析软件SIMPACK建立了CRH3型整车动力学模型,进而考虑实际服役条件,计算不同行车速度下车轮多边形化的轮轨接触力荷载... 详细信息

针对高速铁路频发的车轮多边形问题,探讨了多边形阶数、多边形波深以及行车速度对轮轨接触力的影响。基于多体动力学分析软件SIMPACK建立了CRH3型整车动力学模型,进而考虑实际服役条件,计算不同行车速度下车轮多边形化的轮轨接触力荷载谱,确定高速列车行车条件下轮轨接触力的临界范围。研究结果表明:相同行车速度下波深对轮轨垂向力和横向力的平均值影响均较小,但它们的幅值均随波深的增加而显著增加;相同波深下轮轨垂向力的平均值和幅值均随着行车速度的增加而增加;当多边形阶数高于10阶时,轮轨横向力最大值随着行车速度的增加而增加;然而,当多边形阶数低于10阶时,轮轨横向力最大值会随着行车速度的增加而降低;当波深和行车速度不变时,轮轨垂向力和横向力最大值和幅值均随阶数增加而增加,且在车轮多边形阶数超过10阶时迅速增加;高速列车以250 km/h和300 km/h行驶时,车轮0. 05 mm和0. 1 mm波深情况下对应的车轮多边形阶数限值分别为18阶、15阶和16阶、12阶。

关键词：高速铁路车轮多边形化轮轨接触力波深阶数

波浪形磨耗对重载钢轨安定性及轮轨接触力的影响

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铁道机车车辆 2009年第4期29卷 22-26页

作者：徐力沈钢同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804

用MATLAB/Simulink建立机车与货车振动模型,研究波浪形磨耗对轨道安定性的影响,对不同形式的波浪形磨耗进行了研究。并提出缓解波浪形磨耗的措施。

关键词：重载铁路波浪形磨耗钢轨安定性轮轨接触力仿真

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轮轨接触力(蠕滑力)实用工程算法探讨

铁道学报 1999年第2期21卷 37-41页

作者：夏富杰詹斐生付秀通柳拥军北京理工大学机械工程与自动化学院铁道部科学研究院机辆所

探讨一种计算轮轨之间接触力（蠕滑力）的又快又较准确的实用工程方法；以三维滚动接触理论为基础，根据铁路工程实际，采用与ＤｅＰａｔｅｒ的一阶理论相适应的半线性蠕滑力的计算公式，以二维插值查表法确定接触力（蠕滑力）；该法对... 详细信息

探讨一种计算轮轨之间接触力（蠕滑力）的又快又较准确的实用工程方法；以三维滚动接触理论为基础，根据铁路工程实际，采用与ＤｅＰａｔｅｒ的一阶理论相适应的半线性蠕滑力的计算公式，以二维插值查表法确定接触力（蠕滑力）；该法对于赫兹（Ｈｅｒｔｚ）法向接触力和卡尔克（Ｋａｌｋｅｒ）切向接触力均可使用；以此法为基础用ＭＡＴＬＡＢ语言编制的程序比Ｋａｌｋｅｒ的ＦＡＳＴＳＩＭ程序还要快５倍左右且有较高的计算精度；

关键词：轮轨接触力 Kalker理论半线性公式一阶理论

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铁路轮轨接触力的循环计数

铁路轮轨接触力的循环计数

中国铁道学会车辆委员会2004年度铁路机车车辆动态仿真...

作者：赵永翔杨冰米彩盈西南交通大学牵引动力国家重点实验室西南交通大学牵引动力国家重点实验室西南交通大学牵引动力国家重点实验室

发展了称之为“时事分级识别与计数”的方法,用于铁路轮轨接触力的循环计数。克服了常规方法无法读入计算机处理上100MB数据的困难,每1条循环载荷信息在读入的同时,就被时事分级和比较识别,实现计数。方法遵循不改变循环载荷的最大或最... 详细信息

发展了称之为“时事分级识别与计数”的方法,用于铁路轮轨接触力的循环计数。克服了常规方法无法读入计算机处理上100MB数据的困难,每1条循环载荷信息在读入的同时,就被时事分级和比较识别,实现计数。方法遵循不改变循环载荷的最大或最小值原则,可真实揭示材料的非线性循环变形特征。方法可考虑多维载荷的偶合协调功能。通过分析先锋号在广—深线上运营的轮轨接触力循环载荷—时间历程数据,验证了方法的有效性,并揭示出真实的线路载荷谱较常规复杂。

关键词：铁路轮轨接触力循环计数时事分级时事识别

来源： cnki会议评论

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基于逆问题的轮轨接触力识别研究

基于逆问题的轮轨接触力识别研究

第十届动力学与控制学术会议

作者：李旭娟缪炳荣史艳民西南交通大学牵引动力实验室

逆问题属于机械结构动力学中的第二类逆问题,即根据结构系统响应,边界条件和结构系统模型来确定系统的输入。但是在绝大部分实际应用中,由于初始条件以及部分状态变量的未知性,逆识别问题是严重病态的,所以需要正则化方法将病态问题转... 详细信息

逆问题属于机械结构动力学中的第二类逆问题,即根据结构系统响应,边界条件和结构系统模型来确定系统的输入。但是在绝大部分实际应用中,由于初始条件以及部分状态变量的未知性,逆识别问题是严重病态的,所以需要正则化方法将病态问题转化为良态问题进行处理。常见的正则化方法有,奇异值分解方法(SVD,Singular Value Decomposition),Tikhonov方法,数据滤波方法,现代信号处理技术(如小波变换方法)等等,通常还需要利用L曲线方法,或者广义交叉验证方法(GCV,Generalized Cross Validation)确定进行正则化参数,进而计算出激励力。在轨道车辆运行中,轨道机械子系统和车辆机械子系统之间连接的接触点之间产生的力为轮轨接触力,其与车辆运行的安全性和稳定性等指标密切相关,并且是估计车辆振动、钢轨磨损和车辆结构可靠性的基础。直接进行轮轨接触力的测量是非常困难的,需要基于逆问题识别原理和车辆动力学模型得到的加速度进行估计。利用冲击测试法得到车辆部件的加速度响应测量点和测试的冲击力点之间的传递函数,根据车辆运行期间的加速度响应,基于正则化方法识别出轮轨接触力。比较动力学仿真模型计算的和利用逆识别方法得到的接触力,并利用目标函数最小化方法进行误差估计。该方法可用于离线轮轨接触力的估计,也可以直接用于车轮和钢轨的健康监控系统。

关键词：逆问题车辆动力学病态问题轮轨接触力正则化方法

来源： cnki会议评论

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考虑车轮多边形磨损的机车轮轨动力特性研究

机械设计与制造 2024年

作者：王燕玲杨润全山西工程职业学院太原理工大学

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... 详细信息

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。

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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轮轨作用力与垂向载荷位置的轨旁识别法研究

铁道科学与工程学报 2024年第7期21卷 2957-2968页

作者：王祉歆周伟王雅昭孙博闫宏凯方聪聪中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 中南大学轨道交通安全教育部重点实验室湖南长沙410075 轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室湖南长沙410075 轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心湖南长沙410075 中国铁路乌鲁木齐局集团有限公司新疆乌鲁木齐830011

为解决现有轮轨作用力识别方法存在的制作工艺复杂、制作成本高且无法实现轮轨接触位置测量的问题,提出一种测量水平横向和垂向轮轨接触力大小以及垂向载荷偏心位置新的轨旁识别方法。基于轮轨接触多元载荷解耦建立横向和垂向轮轨接触... 详细信息

为解决现有轮轨作用力识别方法存在的制作工艺复杂、制作成本高且无法实现轮轨接触位置测量的问题,提出一种测量水平横向和垂向轮轨接触力大小以及垂向载荷偏心位置新的轨旁识别方法。基于轮轨接触多元载荷解耦建立横向和垂向轮轨接触力大小和垂向接触力作用位置与钢轨腹板两侧垂向应变和、应变差的理论关系模型,依此得到基于腹板两侧应变运算的轮轨力大小与位置识别反算模型。设计了作用在腹板左、右两侧的正交组合式应变阵列电桥用于识别轮轨接触载荷在轨道腹板位置的应变响应,所设计的阵列电桥在实现腹板两侧应变的四则运算的同时兼顾温度自补偿。通过加载标定试验获取了多元载荷与腹板两侧应变输出之间的关系系数。通过随机组合加载试验验证了水平横向和垂向轮轨接触力大小与垂向接触力作用位置的识别精度,并在实车试验中对比分析了新型轮轨接触力测量方法与国标轮轨载荷测量方法对轮轨接触力大小的识别精度。研究结果表明:提出的轮轨接触力识别方法对接触力大小的识别误差在6.2%以内、对垂向载荷偏心位置的识别误差在7.6%以内,实现了使用轨旁识别方法对轮轨接触力大小和垂向载荷偏心位置的准确识别。研究结果为进一步保障钢轨服役可靠性的精准评估提供科学数据支撑。

关键词：轮轨接触力轨旁法接触位置理论公式有限元分析识别电桥

高速列车高频激振试验台对试验室厂房的振动影响分析

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铁道标准设计 2023年第7期67卷 57-63页

作者：李艳东苏谦钱海啸李婷贺琛方李茂西南交通大学土木工程学院成都610031 石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043

为评估某试验室新建高速列车转向架激振试验台对试验厂房的振动影响,基于车辆-轨道耦合系统动力学模型,计算钢轨波磨不平顺作用下轮轨垂向高频激振荷载,并将其作用于Abaqus基础-地基-厂房有限元动力仿真模型,分析高频激振试验台对试验... 详细信息

为评估某试验室新建高速列车转向架激振试验台对试验厂房的振动影响,基于车辆-轨道耦合系统动力学模型,计算钢轨波磨不平顺作用下轮轨垂向高频激振荷载,并将其作用于Abaqus基础-地基-厂房有限元动力仿真模型,分析高频激振试验台对试验厂房的振动影响。结果表明:车辆最高模拟速度500 km/h下,受轨道不平顺激扰将产生轮轨高频激振荷载,最高荷载频率1200 Hz,荷载峰值为213.9 kN;试验台振动影响范围在地面大致集中于以激振台为中心,半径为10 m的“圆形”区域,在深度方向上集中于深度约15 m的“倒梯形”区域;厂房柱下独立基础最大竖向动位移幅值为0.032 mm,最大加速度幅值为32.8 cm/s^(2),屋架与厂柱连接薄弱处最大振动速度幅值为0.585 mm/s,地面水平方向的振动速度幅值小于2 mm/s,振动指标均小于建筑安全及工作舒适性的幅值控制标准,表明高频激振试验台工作时试验室厂房振动符合要求。

关键词：高频激振试验台轮轨接触力车辆-轨道耦合系统钢轨波磨数值仿真振动影响

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基于虚功原理的轨下支承失效动力响应研究

重庆交通大学学报（自然科学版） 2023年第7期42卷 52-59页

作者：杨宏印吴楠昊曹鸿猷张威刘章军武汉工程大学土木工程与建筑学院湖北武汉430073 桥梁结构健康与安全国家重点实验室湖北武汉430034 武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070

将列车、轨道和桥梁视为3个子结构,基于虚功原理分别推导了三者的动力耦合方程。各子方程按对号入座的方式组装成列车-轨道-桥梁耦合矩阵,其中轨道和桥梁子系统之间采用离散的弹簧-阻尼连接。由于轨下结构的破坏出现轨下支承失效时,计... 详细信息

将列车、轨道和桥梁视为3个子结构,基于虚功原理分别推导了三者的动力耦合方程。各子方程按对号入座的方式组装成列车-轨道-桥梁耦合矩阵,其中轨道和桥梁子系统之间采用离散的弹簧-阻尼连接。由于轨下结构的破坏出现轨下支承失效时,计算模型应将轨道下端与桥梁相应连接的弹簧-阻尼去除,进而修正原始组装的刚度矩阵和阻尼矩阵。针对轨下支承失效问题,应用该方法分析了轨道和桥梁动力响应的变化规律。结果表明:轨下支承失效改变了连续的轨道支承刚度,导致车辆通过失效区域时的轮轨接触力剧烈变化;只考虑轨道的动力不平顺时,轨下基础支承缺陷对桥梁的位移响应影响较小,但会加剧桥梁的加速度响应;轨下支承失效的范围越大,轮轨接触力和桥梁的加速度越大;对于轨道的位移和加速度,两者会随轨下支承失效破坏区域的扩大和列车走行速度的提升而显著增加。

关键词：桥梁工程虚功原理列车-轨道-桥梁耦合轨下支承失效轮轨接触力位移加速度