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均载组合式小轮径货车转向架车轮型面优化设计研究

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振动与冲击 2024年第6期43卷 248-254,272页

作者：曹玉峰张卫华祁亚运池茂儒王洪昆西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室成都610031 国能铁路装备有限责任公司北京100011 重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074

小轮径转向架技术是驼背运输车辆的关键技术,小轮径低地板驮背车车轮型面磨耗问题严重,对其动力学性能造成严重影响,为了进一步提升其服役性能,对小轮径低地板驮背车车轮型面进行优化设计。首先建立小轮径低地板驮背车动力学模型,然后... 详细信息

小轮径转向架技术是驼背运输车辆的关键技术,小轮径低地板驮背车车轮型面磨耗问题严重,对其动力学性能造成严重影响,为了进一步提升其服役性能,对小轮径低地板驮背车车轮型面进行优化设计。首先建立小轮径低地板驮背车动力学模型,然后利用轮径差反向设计方法对车轮型面进行优化,最后利用车辆动力学模型对优化后型面的车辆动力学性能和磨耗特性进行验证分析。结果表明,优化后型面进一步降低了车轮等效锥度,同时减小了轮轨法向接触应力。通过对比优化前后动力学特性,优化后车轮型面有效提升了空重车状态下的临界速度,空车临界速度较LM踏面提高23.3%,重车临界速度较LM踏面增大17.54%。同时优化后型面有效提升了车辆的平稳性和曲线通过性能,最后利用车轮磨耗模型计算了直线段和曲线段的车轮磨耗,优化后曲线外侧车轮磨耗最大深度减小54.8%,曲线内侧车轮磨耗最大深度减小48.13%,型面优化可以有效减小小轮径低地板驮背车直线段和曲线段的车轮磨耗,为抑制车轮磨耗,提升服役性能具有重要作用。

关键词：驼背货车小轮径转向架反向设计法车轮型面优化车轮磨耗

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计算应力谱在机车疲劳伤损领域的应用研究

铁道机车车辆 2024年第3期44卷 31-39页

作者：金希红曾燕军何永强肖乾陈道云重载快捷大功率电力机车全国重点实验室湖南株洲412001 中车株洲电力机车有限公司产品研发中心湖南株洲412001 华东交通大学机电与车辆工程学院南昌330013 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室南昌330013 华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室南昌330013

针对电力机车疲劳伤损评估的传感器测点数量局限性问题,对某型重载电力机车车体振动关键部位进行了加速度传感器布置,对车钩进行了载荷标定,在某货运专线进行了重车和空车状态下的动态测试,基于ANSYS仿真结果、nCode数据处理流程及实测... 详细信息

针对电力机车疲劳伤损评估的传感器测点数量局限性问题,对某型重载电力机车车体振动关键部位进行了加速度传感器布置,对车钩进行了载荷标定,在某货运专线进行了重车和空车状态下的动态测试,基于ANSYS仿真结果、nCode数据处理流程及实测车钩载荷数据获取了车体疲劳关键部位的计算应力时间历程,以雨流计数为基础编制了疲劳关键部位的计算应力谱,通过计算累积损伤获取了疲劳关键部位的剩余寿命,该机车在达到其设计寿命运行里程后,还可以安全运行56万km。

关键词：计算应力谱电力机车疲劳伤损寿命

基于线路试验的重载货车转向架动力学性能研究

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铁道学报 2022年第11期44卷 28-36页

作者：张良威姚松徐力姜瑞金刘凤伟中南大学交通运输工程学院湖南长沙410075 中车长江运输设备集团有限公司科技开发分公司湖北武汉430200 轨道交通货运装备湖北省工程实验室湖北武汉430200

为研究重载货车转向架在不同边界条件下的动力学性能,配装高重心车体按照北美AAR M 976标准进行线路动力学试验,试验过程中出现重车蛇行失稳、小半径曲线轮轨横向力偏大、垂向振动加速度超标等问题。针对上述问题采用试验与仿真相结合... 详细信息

为研究重载货车转向架在不同边界条件下的动力学性能,配装高重心车体按照北美AAR M 976标准进行线路动力学试验,试验过程中出现重车蛇行失稳、小半径曲线轮轨横向力偏大、垂向振动加速度超标等问题。针对上述问题采用试验与仿真相结合的方法,以32.5 t轴重铁路货车转向架在高重心车体下的线路试验数据为基础进行动力学性能研究。结果表明:高重心是导致重车状态下转向架蛇行临界速度降低的主要原因,增大定位刚度可提高失稳临界速度;当曲线半径为145~582 m时,合理匹配各定位参数可使导向轮对低轨侧牵引率降低到轮轨滚动接触疲劳的安定极限内;通过10个并行或交错线路垂向不平顺正弦激励时,悬挂系统的刚度和阻尼合理配置且非线性摩擦斜楔工作状态应良好,可保证在整个运行速度范围内将车辆系统的车体侧滚、点头和浮沉振动衰减到安全区间。

关键词：重载货车转向架蛇行失稳曲线性能车辆系统动力学

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轴重40t车辆车轮扁疤冲击振动特性研究

振动工程学报 2022年第3期35卷 729-734页

作者：司道林梁晨张良威王树国王璞中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081 中车长江车辆有限公司轨道交通货运装备湖北省工程实验室湖北武汉430200

建立轴重40 t车辆-轨道动力学模型,采用变化车轮半径的方法模拟扁疤作用下的轮轨相互作用特征,分析轮轨冲击动力荷载特性。结果表明,车轮扁疤将激发出高频轮轨冲击荷载,高频区能量占主导。扁疤临界速度作用下轮轨冲击荷载达到峰值,扁疤... 详细信息

建立轴重40 t车辆-轨道动力学模型,采用变化车轮半径的方法模拟扁疤作用下的轮轨相互作用特征,分析轮轨冲击动力荷载特性。结果表明,车轮扁疤将激发出高频轮轨冲击荷载,高频区能量占主导。扁疤临界速度作用下轮轨冲击荷载达到峰值,扁疤越长,临界速度越高,扁疤长度为10,20,30和40 mm时临界速度分别为30,50,70和80 km/h,扁疤长度超过50 mm时,临界速度大于重载车辆最高运行速度100 km/h。高频区的轮轨荷载主要存在于轮轨界面,不会引起钢轨变形,频率在850 Hz以下时轮轨动荷载才能有效传至轨下基础,根据轨枕设计极限荷载,建议车轮扁疤长度不应超过40 mm。

关键词：轮轨冲击动力学重载铁路车轮扁疤轨道

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曲线区钢轨双打磨廓形设计方法

铁道科学与工程学报 2022年第1期19卷 87-99页

作者：林凤涛庞华飞邓卓鑫吴涛邹亮朱韶光华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室江西南昌330013 中国铁道科学研究院集团有限公司机车车辆研究所北京100081 广东城际铁路运营有限公司广东广州510310

为探究货运线路中曲线区段磨耗钢轨的打磨方法对钢轨的服役寿命及列车运行安全的直接影响,针对曲线区段钢轨打磨廓形设计方法开展研究。设计多段圆弧和半径等多参变量的平滑设计方法,构建钢轨廓形描述模型,结合车辆-轨道耦合动力学及轮... 详细信息

为探究货运线路中曲线区段磨耗钢轨的打磨方法对钢轨的服役寿命及列车运行安全的直接影响,针对曲线区段钢轨打磨廓形设计方法开展研究。设计多段圆弧和半径等多参变量的平滑设计方法,构建钢轨廓形描述模型,结合车辆-轨道耦合动力学及轮轨接触分析,设计不同权重系数,建立缓和曲线及恒定半径曲线段的磨耗钢轨打磨廓形的多目标函数,采用优化算法求解并进行对比分析。研究结果表明:与传统单一打磨廓形相比,设计廓形对缓和曲线段和恒定半径曲线段,钢轨材料去除量分别降低了39.02%和20.47%;动力学性能显著提升。在缓和曲线段和恒定半径曲线段的交接处,轮对横移量最高降低了89.45%,过渡更加平缓。轮轨接触几何分布均匀,改善了车辆入弯前后的运行性能和曲线通过性能。轮轨接触斑面积增加,且随轮对横移量变化平缓,最大Mises应力和最大法向接触应力相对于优化前均有明显改善。采用双打磨廓形设计能够有效延长曲线区段钢轨使用寿命。

关键词：钢轨打磨多目标函数钢轨廓形设计车辆-轨道耦合动力学轮轨接触几何

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轨道车辆车轴损伤容限研究进展

铁道技术标准（中英文） 2023年第1期5卷 27-34页

作者：卫亮王宇万平中车株洲电力机车有限公司重载快捷货运牵引装备技术铁路行业工程研究中心湖南株洲412001 大功率交流传动电力机车系统集成国家重点实验室湖南株洲412001

损伤容限理论与服役构件再制造技术是目前轨道交通领域的研究热点。本文从综述2008年德国高速铁路车辆断轴事故的调查研究入手,梳理欧盟的铁路走行机构项目再损伤容限设计方面的研究结果。在此基础上,归纳车轴疲劳可靠性研究特点,总结... 详细信息

损伤容限理论与服役构件再制造技术是目前轨道交通领域的研究热点。本文从综述2008年德国高速铁路车辆断轴事故的调查研究入手,梳理欧盟的铁路走行机构项目再损伤容限设计方面的研究结果。在此基础上,归纳车轴疲劳可靠性研究特点,总结无限寿命理论设计方法及损伤容限理论寿命评估方法的流程与特点;最后,从无限寿命理论和损伤容限理论的角度出发,分别评述了新造车轴表面强化、车轴损伤再制造修补等提高轨道车辆车轴损伤容限的工艺研究进展。本文的研究结果可为我国轨道车辆车轴设计与分析能力的发展提供参考。

关键词：车轴寿命评估方法损伤容限理论

基于模拟退火算法的机车司机室有源降噪器件布局优化

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铁道技术标准（中英文） 2022年第9期4卷 8-12页

作者：王先锋蒋忠城邓江明刘晓波李登科中车株洲电力机车有限公司重载快捷货运牵引装备技术铁路行业工程研究中心湖南株洲412001 大功率交流传动电力机车系统集成国家重点实验湖南株洲412001

随着轨道交通领域噪声要求的提高,有源降噪技术在轨道车辆中的应用研究热度愈高。作为低频噪声显著的电力机车司机室更适于应用有源降噪系统。然而在有源降噪系统的设计与调试过程中,由于司机室的不规则空间和复杂声场,需要耗费大量时... 详细信息

随着轨道交通领域噪声要求的提高,有源降噪技术在轨道车辆中的应用研究热度愈高。作为低频噪声显著的电力机车司机室更适于应用有源降噪系统。然而在有源降噪系统的设计与调试过程中,由于司机室的不规则空间和复杂声场,需要耗费大量时间确定系统电声器件(次级声源和误差传声器)的个数和布置位置,且很难找到全局最优解。本文提出基于模拟退火算法的电力机车司机室有源降噪电声器件布局优化方法,通过确定备选电声器件位置,获取初级声场声压和次级声源至传感器之间的通路传递函数的先验信息,采用模拟退火算法求解适应度函数最大值,并结合工程实际获得最优电声器件数量和布置位置。

关键词：机车有源降噪布局优化模拟退火算法