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轮对结构和扣件刚度对钢轨波磨的影响

西南交通大学学报 2017年第1期52卷 112-117页

作者：崔晓璐陈光雄杨宏光西南交通大学机械工程学院四川成都610031

为研究地铁线路小半径曲线轨道上钢轨波磨的形成机理和影响因素,基于轮轨摩擦耦合自激振动导致钢轨波磨的观点,建立了小半径曲线轨道上由动车轮对-钢轨-轨枕组成的轮轨系统有限元模型.采用复特征值分析和瞬时动态分析研究了轮轨系统的... 详细信息

为研究地铁线路小半径曲线轨道上钢轨波磨的形成机理和影响因素,基于轮轨摩擦耦合自激振动导致钢轨波磨的观点,建立了小半径曲线轨道上由动车轮对-钢轨-轨枕组成的轮轨系统有限元模型.采用复特征值分析和瞬时动态分析研究了轮轨系统的稳定性和动态特性.计算结果表明:在饱和蠕滑力作用下,轮轨系统存在较强的摩擦自激振动趋势,即产生钢轨波磨的趋势;动车轮对上齿轮箱的安装位置对系统的自激振动影响较小;扣件横向刚度对自激振动的影响较小,垂向刚度对自激振动的影响较为明显;不稳定振动随扣件垂向刚度的增加呈现先增大后减小的趋势,当其垂向刚度约为20 MN/mm时,钢轨波磨最容易发生.

关键词：钢轨波磨自激振动轮对结构扣件刚度

小半径曲线钢轨波磨激扰下列车车内振动噪声特性

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交通运输工程学报 2023年第1期23卷 143-155页

作者：牛道安魏子龙孙宪夫杨飞柯在田中国国家铁路集团有限公司铁路基础设施检测中心北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京100081

为探究小半径曲线钢轨波磨与车内振动噪声的关系,以高铁站区线路中出现的钢轨波磨为对象,开展了实车试验与轨面平直度现场测试;采用同步压缩小波变换提取了车厢内部振动与噪声信号的时频特征,并引入全局小波功率谱和小波能量比对信号进... 详细信息

为探究小半径曲线钢轨波磨与车内振动噪声的关系,以高铁站区线路中出现的钢轨波磨为对象,开展了实车试验与轨面平直度现场测试;采用同步压缩小波变换提取了车厢内部振动与噪声信号的时频特征,并引入全局小波功率谱和小波能量比对信号进行量化分析;建立了波磨严重程度与车厢内振动噪声水平的关联关系,对比了车体与走行部构件之间动力响应的差异,探讨了波磨所在曲线半径对车内振动噪声的影响。研究结果表明:在小半径曲线地段,车厢内振动与噪声信号的优势频率为500~550 Hz,与钢轨波磨引起的轮轨冲击频率一致,且该频段的能量在波磨严重区段愈加显著;轴箱与转向架构架振动信号在500~550 Hz频带也存在能量峰值,而轴箱振动信号中出现的330、1 046 Hz等峰值频率被一系悬挂有效过滤,使得构架振动响应中未见此频率成分;在车厢内采集的各项信号中,车体垂向振动响应与钢轨波磨沿线路里程的分布特征最为相关,而车内噪声、纵/横向振动、侧滚运动的相关性次之,摇头运动的相关性最低;与直线和大半径曲线相比,小半径曲线区段的车体振动与噪声水平受钢轨波磨的影响更为显著。

关键词：高速铁路钢轨波磨振动响应车内噪声小半径曲线时频分析

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地铁弹性短轨枕轨道的钢轨波磨萌生原因

西南交通大学学报 2021年第3期56卷 619-626页

作者：李伟周志军温泽峰西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

为探明我国某地铁线路弹性短轨枕轨道曲线钢轨短波长波磨萌生原因,采用现场试验和数值仿真方法对其开展了研究.首先,通过现场试验确定钢轨波磨波长与轨道动态特性对应关系;其次,利用车辆-轨道耦合动力学模型计算轮轨接触参量,通过力锤... 详细信息

为探明我国某地铁线路弹性短轨枕轨道曲线钢轨短波长波磨萌生原因,采用现场试验和数值仿真方法对其开展了研究.首先,通过现场试验确定钢轨波磨波长与轨道动态特性对应关系;其次,利用车辆-轨道耦合动力学模型计算轮轨接触参量,通过力锤敲击法获得现场轨道导纳特性;最后,基于轮轨接触参量和轨道导纳结果,建立钢轨波磨频域线性分析的数值模型,模拟弹性短轨枕轨道频域下曲线钢轨磨损率特征,分析了弹性短轨枕轨道萌生特定波长波磨原因.研究结果表明:地铁弹性短轨枕轨道钢轨波磨主要出现在半径小于等于800 m曲线段,低轨波磨程度更为显著,波长为50~160 mm,通过频率为140~280 Hz;轨道在160~210 Hz频率范围的模态振型表现为钢轨和轨枕一起相对轨道板垂向弯曲振动,在250~300 Hz频率范围的表现为钢轨和轨枕垂向反向振动,波磨通过频率与该轨道的160~300 Hz共振频率相近.弹性短轨枕轨道特定波长波磨萌生主要与其轨道垂向固有特性相关,其波磨特征为频率固定型,波磨波长随车辆运行速度变化而变化.

关键词：地铁弹性短轨枕钢轨波磨轨道动态特性数值仿真

诊断重载铁路钢轨波磨WPD-ASSTFT时-频边际谱方法

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铁道学报 2022年第5期44卷 101-109页

作者：肖炳环刘金朝解婉茹牛留斌徐晓迪中国铁道科学研究院研究生部北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所北京100081

重载铁路钢轨波磨会加剧轮轨间振动,导致轨道-车辆系统零部件损坏,危及运行安全性,在实际养护维修中需及时发现波磨区段并进行打磨。提出一种基于轴箱加速度的WPD-ASSTFT时-频边际谱方法用以诊断重载铁路钢轨波磨。首先,对轴箱垂向加速... 详细信息

重载铁路钢轨波磨会加剧轮轨间振动,导致轨道-车辆系统零部件损坏,危及运行安全性,在实际养护维修中需及时发现波磨区段并进行打磨。提出一种基于轴箱加速度的WPD-ASSTFT时-频边际谱方法用以诊断重载铁路钢轨波磨。首先,对轴箱垂向加速度数据进行小波包分解得到若干个子信号,对各个子信号做自适应同步压缩短时傅里叶变换,叠加各子信号时频分布获得原始信号的时频分布。然后根据波磨的周期性特征对由WPD-ASSTFT得到的时频分布进行分频带滤波,计算时-频边际谱。最后,根据时-频边际谱分别计算波磨强度因子和能量因子,当两者都超过阈值时判定区段存在波磨,并提取波磨波长信息。用该方法对纯波磨区段和伴有焊接接头不平顺的波磨区段进行诊断,其结果与现场复核结果高度一致,证明用该方法能有效诊断重载铁路波磨。并对同线路不同月份检测数据对比分析,证明了该方法具有较好稳定性。

关键词：重载铁路钢轨波磨 WPD-ASSTFT 时-频边际谱轴箱加速度

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轨道振动特性对高速铁路钢轨波磨的影响

中国铁道科学 2016年第4期37卷 42-47页

作者：谷永磊赵国堂王衡禹温泽峰金学松北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081 中国铁路总公司北京100844 西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

针对我国某高速铁路无砟轨道线路出现的典型钢轨波磨情况,通过现场测试和仿真分析,研究高速铁路轨道结构振动特性与钢轨波磨间的内在关系以及轨道振动特性对钢轨波磨影响的机理。结果表明：该线路上存在2个显著波长的钢轨波磨,区段A的... 详细信息

针对我国某高速铁路无砟轨道线路出现的典型钢轨波磨情况,通过现场测试和仿真分析,研究高速铁路轨道结构振动特性与钢轨波磨间的内在关系以及轨道振动特性对钢轨波磨影响的机理。结果表明：该线路上存在2个显著波长的钢轨波磨,区段A的显著波长和次显著波长分别为50～65和100～125mm,对应的通过频率分别为1 150～1 500和600～750Hz;区段B的显著波长和次显著波长分别为65～80和125～160mm,对应的通过频率分别为1 041～1 282和521～667Hz;在典型激励下钢轨的敏感响应频率与显著波长对应的通过频率相近;有限元模型仿真计算结果与现场轨道振动特性测试结果相一致,钢轨显著波长波磨与轨道结构振动特性中的钢轨垂向Pinned-pinned共振有关,次显著波长波磨与钢轨相对于轨道板的垂向弯曲共振有内在联系。

关键词：高速铁路钢轨波磨轨道振动特性显著波长通过频率

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扣件参数对小半径曲线钢轨波磨的影响

表面技术 2024年第1期53卷 78-86,95页

作者：朱琪谢俊张威庹军波重庆工商大学制造装备机构设计与控制重庆市重点实验室重庆400067 重庆工商大学机械工程学院重庆400054

目的研究扣件参数对小半径曲线钢轨波磨的影响,获得抑制钢轨波磨的有效措施。方法建立小半径曲线DTVI2扣件的轮轨系统有限元模型,对扣件系统进行实体化建模,考虑轨下垫板之间的接触情况,同时模拟扣件系统中弹条预紧作用。采用复特征... 详细信息

目的研究扣件参数对小半径曲线钢轨波磨的影响,获得抑制钢轨波磨的有效措施。方法建立小半径曲线DTVI2扣件的轮轨系统有限元模型,对扣件系统进行实体化建模,考虑轨下垫板之间的接触情况,同时模拟扣件系统中弹条预紧作用。采用复特征值分析和瞬时动态分析研究轮轨系统的摩擦自激振动特性,并将预测结果与现场测试结果对比,揭示该区段钢轨波磨产生的原因。最后开展轨下垫板材料属性以及扣件结构参数的影响分析,获得其对钢轨波磨的影响。结果轮轨间饱和蠕滑力引起轮轨系统发生频率为500Hz的不稳定振动,会导致波长为30 mm的钢轨波磨。轨下垫板杨氏模量在10~50 MPa区间,等效阻尼比先从-0.015 2减小到-0.016 9又增大到-0.014 2;阻尼系数在0~0.000 1区间内,等效阻尼比从-0.016 9增大到-0.010 2;轨下垫板泊松比的变化没有引起系统等效阻尼比发生明显的变化;扣件间距在575~675 mm区间内,等效阻尼比从-0.016 3降低到-0.019 0;等效阻尼比随着弹条预紧力的增大而增大。结论选取合适的轨下垫板杨氏模量可以减轻由轮轨摩擦自激振动导致的钢轨波磨;提高阻尼系数对轮轨系统的自激振动具有较强的抑制作用;而轨下垫板的泊松比对钢轨波磨的影响较小;适当减小扣件间距可以略微降低钢轨波磨的产生趋势;增大弹簧预紧力可以抑制由轮轨系统摩擦自激振动导致的钢轨波磨。

关键词：钢轨波磨摩擦自激振动扣件结构弹条预紧力数值仿真

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重载铁路钢轨波磨对有砟道床动力特性的影响

华中科技大学学报（自然科学版） 2021年第1期49卷 110-115页

作者：崔旭浩马超智金锋北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

为分析钢轨波磨对重载铁路有砟道床动力特性的影响,考虑道砟颗粒的不规则外形,采用离散单元法建立了有砟道床的数值模型.通过施加由车辆-轨道耦合动力学模型计算得到枕上动压力,分析了有砟道床在钢轨波磨条件下的动力响应.结果表明:钢... 详细信息

为分析钢轨波磨对重载铁路有砟道床动力特性的影响,考虑道砟颗粒的不规则外形,采用离散单元法建立了有砟道床的数值模型.通过施加由车辆-轨道耦合动力学模型计算得到枕上动压力,分析了有砟道床在钢轨波磨条件下的动力响应.结果表明:钢轨波磨会降低道床稳定性,显著提高散体道床的振动水平;钢轨波磨区段砟颗粒之间的接触力会有较小程度的增大;钢轨波磨会增大道砟颗粒之间的滑动位移及摩擦耗能,加剧了道砟颗粒之间的磨耗.对比而言,钢轨波磨对有砟道床中道砟颗粒的振动加速度影响最大,对道砟颗粒磨耗影响次之,对道砟颗粒的接触力影响最小.

关键词：重载铁路钢轨波磨有砟道床离散元法动力响应

基于黏滑扭振的地铁小半径曲线钢轨波磨形成机理

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东南大学学报（自然科学版） 2022年第5期52卷 998-1011页

作者：王志强雷震宇同济大学铁道与城市轨道交通研究院上海201804

为明确地铁小半径曲线上钢轨波磨形成机理,基于实测数据,获得了波磨的主要特征波长;然后,利用车辆-轨道刚柔耦合模型和多轮对-轨道三维有限元模型,分析了车辆/轮对通过曲线时轮轨黏滑扭振特性与波磨的关系,并对波磨成因进行了解释;最后... 详细信息

为明确地铁小半径曲线上钢轨波磨形成机理,基于实测数据,获得了波磨的主要特征波长;然后,利用车辆-轨道刚柔耦合模型和多轮对-轨道三维有限元模型,分析了车辆/轮对通过曲线时轮轨黏滑扭振特性与波磨的关系,并对波磨成因进行了解释;最后,进一步探究了轮轨黏滑扭振的形成机制.现场调研显示,内轨轨面波磨较为严重,且波磨主要特征波长为40 mm;外轨存在侧面波磨,整体相对轻微.数值计算结果表明,导向轮对内轮-内轨的横向黏滑扭振促使了内轨波磨的形成,从动轮对外轮-外轨也有发生横向黏滑扭振的可能性,但是强度较弱且概率较低.超高状态影响着曲线轨道轮轨黏滑负斜率的形成机制,从而决定了波磨的发生概率,因此适当提高轨道超高可有效减缓小半径曲线上的内轨波磨.

关键词：地铁小半径曲线钢轨波磨黏滑扭振超高

车轮踏面粗糙度对基于惯性基准法的钢轨波磨检测结果影响分析

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振动与冲击 2023年第15期42卷 241-249页

作者：吴泽宇李明航王文斌吴宗臻张胜龙中国铁道科学研究院集团有限公司城市轨道交通中心北京100081 中国铁道科学研究院研究生部北京100081

通过在地铁电客车上搭载检测设备,并基于惯性基准法实现轨道波磨快速检测已成为一种重要的技术手段。将车轮踏面粗糙度,多边形车轮以及钢轨表面粗糙度作为输入激励,建立车辆-轨道耦合多体动力学数值模型,分析车轮磨耗对基于惯性基准法... 详细信息

通过在地铁电客车上搭载检测设备,并基于惯性基准法实现轨道波磨快速检测已成为一种重要的技术手段。将车轮踏面粗糙度,多边形车轮以及钢轨表面粗糙度作为输入激励,建立车辆-轨道耦合多体动力学数值模型,分析车轮磨耗对基于惯性基准法的轨道波磨检测结果的影响。研究结果表明:随着钢轨波磨的加剧,当其特征波长对应的粗糙度级超过车轮踏面粗糙度级接近20 dB时,车轮踏面粗糙度的存在对钢轨波磨特征波长幅值的检测精度影响很小;车轮踏面粗糙度与钢轨波磨特征波长接近且车轮踏面粗糙度幅值与钢轨波磨特征幅值之比大于0.5时,钢轨波磨检测结果的特征幅值显著增大。此时应及时进行车轮镟修对以保证检测结果的精确性。

关键词：城市轨道交通惯性基准法钢轨波磨车轮踏面粗糙度