高长宇[1]2003年在《曲线钢轨侧面磨耗的形成机理及减缓措施》文中提出钢轨侧面磨耗是工务工程中普遍存在的问题，大量的钢轨磨耗缩短了钢轨的使用寿命，增加了铁路运营成本。近年来，随着列车提速和5000t重载列车的开行，钢轨侧面磨耗的问题更显突出。 本文首先从我国路网干线的现状、客货运输的特点，指出了减缓曲线钢轨侧磨对于我国铁路具有的现实意义，同时介绍了国内外关于轮轨磨耗研究的发展现状。从轮轨摩擦、轮轨接触几何关系、轮轨接触应力和轮轨蠕滑等方面对钢轨侧面磨耗机理进行了探讨，从轨道几何参数、机车车辆运营条件等方面对钢轨侧面磨耗的影响因素进行了重点分析和总结；应用轮轨系统动力学，建立了轮轨空间耦合振动时变模型，采用Vogel侧磨指数作为钢轨侧磨指标，系统分析了轮轨参数变化的情况下，轨头侧面磨耗的变化规律，重点分析了轨道不平顺对钢轨不均匀侧磨的影响；对山海关工务段1990年以后现场测得的曲线钢轨侧磨数据进行了分析，通过拟合得到了钢轨侧磨量与运量的关系曲线，并总结了曲线上股钢轨侧面磨耗的特征和发生、发展规律；最后提出了一些减缓曲线钢轨侧面磨耗的措施。
刘新元[2]2010年在《基于ADAMS/Rail的高速铁路轮轨磨耗影响因素研究》文中研究说明线路轮轨磨耗问题直接影响到线路日后养护维修的工作量。对于高速铁路来说,随着运行速度的提高,轮轨接触相互作用愈加激烈,轮轨磨耗问题也愈加明显,如何降低轮轨磨耗,将是高速铁路无砟轨道养护维修的主要工作。因此,如何从动力学角度进行线路轮轨磨耗影响因素的分析,从而采取相应措施减轻轮轨磨耗量以及养护维修量具有重要的理论价值与工程意义。论文主要完成了如下工作：(1)基于ADAMS/Rail软件建立了完整的车-线系统空间振动分析模型,并对模型进行了验证。(2)利用所建立的模型分析了高速铁路线路平纵断面设计参数对轮轨磨耗的影响规律,从减少轮轨磨耗的角度,进一步得出了高速铁路线路设计参数的合理取值。(3)在对比我国TB/T 449—2003标准规定的五种磨耗型面以及欧洲标准S1002轮缘踏面外形几何尺寸的基础上,分析了各种轮轨匹配对高速铁路轮轨磨耗的影响规律。(4)针对高速铁路列车共运模式中开行不同等级、不同速度列车的可能性,重点分析比较了本线与跨线列车的轮轨磨耗影响结果,明确了轮轨磨耗是高速铁路在列车共运模式下线路养护维修中凸显的问题。本论文主要创新点为：探讨了高速铁路线路平纵断面设计参数及列车共运模式等因素对高速铁路轮轨磨耗的影响规律,可为我国高速铁路设计和养护提供一些有益参考。
张晴[3]2017年在《重载铁路钢轨磨耗预测研究》文中提出重载铁路作为铁路货物运输中最先进有效的技术手段,已在世界各国得到广泛应用及发展,改善了我国货物运输供需矛盾问题。然而重载铁路在运用过程中会发生严重的轮轨磨耗现象,增加重载铁路运输成本,危及车辆运行安全,极大地制约着重载铁路的发展。为保障重载铁路运输健康快速发展,需要对钢轨磨耗及相关问题进行大量现场调研及仿真研究。重载铁路钢轨磨耗仿真虽然只涉及到轮轨系统,但是需要建立完整的车辆-轨道动力学模型,本文基于车辆-轨道系统动力学理论、叁维轮轨接触力学理论、Archard材料磨损理论在UM动力学计算软件中建立了钢轨磨耗预测计算模型。将货车车辆简化为具有90个自由度的多刚体系统,对摩擦减振器、交叉支撑拉杆、轴箱定位装置等非线性构件进行详细考虑,采用多点-面接触模型模拟部件间接触摩擦行为,并充分考虑部件止挡间隙;将轨道系统考虑成集总参数模型,考虑钢轨的惯性特征以及其在横向、垂向、平移运动以及绕纵向的转动,依据一定的等效性原则,将钢轨弹性支撑层用弹簧阻尼单元进行模拟,钢轨通过轨下弹性支撑层与刚性基础相连,不考虑轨枕、路基等其他轨道部件的影响;基于Hertz理论及Kalker简化理论进行轮轨接触计算;基于Archard材料磨损模型进行钢轨磨耗计算。针对各种车型和通过速度,开展多工况计算并设置权重因子,模拟线路实际行车条件,根据磨损程度采用不同磨耗因子。为提高数值计算稳定性,累积磨耗深度每达到0.1mm进行钢轨型面更新;用建立的货车轨道模型动力学模型进行车辆稳定性计算,与翟婉明提出的车辆-轨道耦合动力学计算模型进行对比,验证所建立的模型的准确性。对朔黄铁路不同地段钢轨廓形进行测试,掌握钢轨在不同曲线地段的磨耗特点;基于磨耗演变模型研究重载铁路不同曲线地段钢轨磨耗的发展规律,分别对60kg/m和75kg/m钢轨进行磨耗演化,掌握不同地段,不同类型钢轨,不同运营条件下钢轨磨耗的演化过程和特征,弄清我国重载铁路钢轨磨耗演变规律;探究钢轨磨耗对重载车辆轨道动力学行为的影响规律,基于车辆运行安全提出适用于不同半径曲线地段的钢轨打磨维护周期;对影响钢轨磨耗的关键因素进行详细调查,基于调查结果提出适用于我国重载铁路钢轨磨耗的减缓措施。
陈峰, 张金雷, 王子甲[4]2018年在《铁路小半径曲线外轨侧磨影响因素分析》文中研究表明随着铁路运营向高密度和重载方向飞速发展,钢轨磨耗问题日益突出,严重影响铁路运营安全,增加运营成本。依托石太线对小半径曲线外轨侧面磨耗影响因素进行研究,分析小半径曲线五大主点外轨侧磨规律,采用广义控制变量法等统计方法分析钢轨使用年限、曲线顺坡率对外轨侧磨的影响。研究结果表明:圆曲线段侧磨更为严重,缓和曲线段侧磨发展速率更快;外轨侧磨在新轨使用4~5个月后基本呈线性增长,并随顺坡率的增大先减小后增大,变化趋势呈抛物线型。
陆文教[5]2016年在《地铁车轮磨耗数值仿真研究》文中提出铁路车辆投入运营后,随着运行里程的增加,车轮磨耗是必然现象。车轮磨耗不仅增加车辆维修、维护成本,而且会改变轮轨匹配关系,对轮轨接触几何关系、接触力学特性及车辆动力学性能产生影响,严重时将导致列车脱轨等安全事故。随着高速、重载铁路和城市轨道交通的不断发展,对列车的轴重和速度提出了更高的要求,这势必会加剧轮轨相互作用,使车轮和钢轨间的磨耗问题更加严峻。因此,开展轮轨磨耗的研究工作具有重要的理论意义和工程应用参考价值。本论文主要开展了以下几方面的工作：1)首先从研究方法、研究结果等方面对国内外车轮磨耗的研究现状进行了详细论述,明确了车轮磨耗的研究意义和研究方向。2)针对某地铁线路,对轮轨磨耗进行了现场调查及测试,掌握了不同运行里程下车轮磨耗特征以及钢轨磨耗特征。测试结果表明,车轮存在明显的踏面和轮缘磨耗,且以轮缘磨耗为主,存在明显的偏磨现象；踏面磨耗随运营里程增大基本呈线性增大趋势；小半径曲线段的外轨主要为侧面磨耗,内轨主要为垂直磨耗。3)通过轮轨接触几何计算、轮轨非赫兹滚动接触力学计算和建立地铁车辆系统动力学模型,详细分析车轮磨耗对轮轨接触几何关系、接触力学特性及车辆动力学性能的影响。4)建立了包含车辆系统动力学模型、轮轨局部接触模型、Archard材料摩擦磨损模型、车轮型面平滑与更新方法为一体的车轮磨耗预测模型,仿真分析了某B型地铁车辆车轮磨耗,并与实测结果进行对比,两者在踏面部分吻合性较好。5)基于建立的车轮磨耗预测模型,研究了不同参数对车轮磨耗的影响。当内外轨摩擦系数相同时,车轮磨耗随摩擦系数增大而加重,建议在保证牵引、制动的条件下适当降低摩擦系数,摩擦系数控制在0.3左右；对于外轨轨侧润滑状态,过润滑时能减轻车轮磨耗,建议半径小于600 m的曲线采用外轨润滑,摩擦系数控制在0.15～0.2,半径大于600 m则无需外轨润滑；内外轨轨底坡对车轮磨耗的影响随曲线半径增大而逐渐降低,建议内外轨的轨底坡在直线线路采用1/20,在曲线线路采用1/40；外轨超高对外轨侧车轮磨耗影响较大,对内轨车轮磨耗影响较小,建议外轨超高设置为欠超高,即车辆速度大于均衡速度；一系纵向刚度对车轮磨耗的影响较大,尤其在曲线上更明显,建议在保证车辆稳定性基础上,适当降低一系纵向刚度,控制在7 MN/m左右。
陶功权[6]2013年在《KKD客车车轮踏面剥离成因初探》文中进行了进一步梳理近几年各铁路局新配属的25G型空调客车的KKD车轮在运行一段时间后,集中出现了车轮踏面剥离、车轮失圆、轴承保持架断裂等轮对故障,造成车辆运行振动大,运行品质差,对客车安全构成了不利影响。本文从轮轨关系方面开展KKD客车车轮踏面剥离成因研究,主要工作和结论如下：(1)首先对国内外车轮踏面剥离的研究现状进行了详细论述,明确了车轮踏面剥离研究的意义和方向。(2)建立了考虑车辆系统动力学、接触斑材料响应特性(安定图)和接触斑能量耗散(损伤函数)为一体的车轮滚动接触疲劳分析模型,并发展了相应的数值程序。(3)对KKD客车车轮踏面表面状态进行了现场调研,掌握了车轮踏面滚动接触疲劳出现的形式以及出现的位置。同时对部分车轮和线路分别进行了车轮踏面外形、车轮不圆度和钢轨廓形以及钢轨波磨不平顺测试。现场调研结果表明,大部分车轮在名义滚动圆外约20-50mm范围内出现了裂纹或踏面剥离现象。(4)利用所建立的模型,研究了车辆通过不同半径曲线时轮轨磨耗状态对车轮滚动接触疲劳损伤的影响,从车轮受力特征、轮轨接触点位置、车轮损伤大小及分布和轮轨接触斑材料响应特性等方面详细分析了车轮踏面剥离的成因。研究结果表明：磨耗车轮通过小半径曲线(尤其半径小于700m)磨耗钢轨是导致车轮轮辋外侧裂纹和剥离的主要原因。(5)研究了车辆结构参数(如一系悬挂纵向刚度、轴重)、摩擦系数、轨底坡、车轮失圆和车轮材料强度等参数对车轮滚动接触疲劳特性的影响。研究结果表明：在保证车辆运动稳定性(蛇行失稳临界速度)的前提下,适当减小一系悬挂纵向刚度,可减缓车轮踏面裂纹和剥离的形成和发展；适当降低车辆的轴重有利于减缓车轮磨耗和滚动接触疲劳损伤；采用轮轨界面润滑,减小轮轨间的摩擦系数,可降低轮轨蠕滑力,从而减缓车轮踏面裂纹和剥离以及磨耗的形成和发展；车轮失圆会恶化轮轨接触关系,加速车轮踏面裂纹和剥离的形成,定期对车轮进行镟修,这不仅能从轮轨型面匹配和车轮失圆方面改善轮轨受力状态,还可将踏面裂纹镟掉,避免裂纹进一步扩展；适当提高车轮材料的屈服强度能减少车轮塑性变形的累积,从而达到减缓车轮踏面裂纹和剥离的效果。
杜伟[7]2012年在《重载铁路曲线段轮轨磨耗影响因素分析》文中研究指明随着我国经济的迅猛发展,铁路货运量逐年增加,重载运输已成为我国铁路货运的发展方向。但是,车辆运行速度及轴重不断增大,一方面导致列车对线路动力破坏作用加剧；另一方面,轨道线路对行车安全性及轮轨磨耗问题的影响愈加敏感。传统铁路线路轨道结构参数设置缺乏充分考虑车线之间复杂的动力相互作用以及对轮轨磨耗的影响。因此,从动力学角度进行重载铁路小半径曲线轮轨磨耗影响因素的分析,从而采取相应的措施减缓轮轨磨耗,具有重要的理论价值与工程意义。本文采用SMPACK多体动力学分析软件建立重载货车动力学分析模型,考虑了货车系统中的非线性环节,分析中以爱因斯磨耗数为评价指标,研究重载铁路小半径曲线轮轨磨耗问题。然后,本文分析了轨道结构参数(主要包括曲线半径、超高、轨底坡、缓和曲线等参数)对轮轨动态相互作用性能及磨耗的影响规律。通过分析发现,不同磨耗阶段下的钢轨型面对车辆曲线通过性能有较大影响；曲线半径为影响轮轨磨耗的决定性因素；适当的超高设置有利于减轻导向轮外轮和钢轨的磨耗；适当增大内轨轨底坡可明显改善轮轨接触状态,改善车辆曲线通过性能；提高缓和曲线线型可改善缓和曲线各衔接点处的轮轨相互作用力。最后,本文通过仿真模拟内外轨面摩擦系数的变化分析了轮轨接触面状态对轮轨磨耗的影响,并且研究了曲线内外轨摩擦系数的合理匹配。结果表明,轨面摩擦系数的变化对车辆曲线通过性能产生重要影响,曲线外轨磨耗量取决于外轨摩擦系数,并且受内外轨摩擦系数差值大小的影响；曲线内轨磨耗量在小摩擦系数区间内取决于内轨摩擦系数,而在中等摩擦系数区间时,取决于外轨摩擦系数。合理的内、外轨摩擦系数匹配,可有效降低轮轨磨耗。
杨瑞元[8]2005年在《对小半径曲线钢轨侧面磨耗的研究》文中研究说明从磨损机理及试验曲线段试验数据两方面分析了小半径曲线钢轨侧面磨耗的原因,提出了预防的措施和解决的办法。
姚玉侠[9]2006年在《铁路曲线钢轨侧面磨耗原因及减缓措施》文中研究表明阐述了钢轨侧面磨耗的机理。分析了线路曲线圆顺度和钢轨轨距对钢轨侧面磨耗的影响。提出了采用“绳正法”理论计算曲线桩点拨量,维修“按桩拨道”,以提高曲线的圆顺度,及适当调整轨距,改善轮对通过曲线地段的条件等减缓磨耗的措施。
钟智丰[10]2014年在《重载铁路小半径曲线钢轨磨耗研究》文中认为随着我国经济的快速发展、铁路客货运大面积提速,重载铁路运输已经成为我国铁路货运的发展方向。随着行车速度及轴重的增大,重载铁路曲线段钢轨磨耗问题日益突出,直接影响了线路的正常服役。尤其是在小半径曲线地段,钢轨磨耗已成为曲线段钢轨的主要病害,也成为了钢轨更换的主要因素。因此,研究分析重载铁路小半径曲线钢轨磨耗问题具有重要的意义。本文采用动力学仿真软件SIMPACK建立了列车-轨道模型,分析了列车通过曲线地段时不同外轨超高、轨距、曲线半径、轨底坡、轴重等参数对钢轨磨耗的影响。分析表明,不同轨道条件和运营情况在列车通过曲线地段时对钢轨磨耗有直接的影响。(1)适当的外轨欠超高和轨底坡对减缓曲线钢轨磨耗有利；(2)曲线半径越小、缓和曲线长度越短,轮轨相互作用越剧烈,钢轨越容易产生磨耗问题,因此建议在选线设计时尽可能增大曲线半径和缓和曲线长度；(3)适当的轨距加宽对减小轮轨相互作用及钢轨磨耗有利；(4)货车轴重、行车速度越大,轮轨相互作用越剧烈,钢轨磨耗越严重；(5)较小的轮轨摩擦系数可以减缓钢轨与车轮间的相互作用。因此在小半径曲线地段,为减小钢轨磨耗,可采用涂油等措施。
参考文献：
[1]. 曲线钢轨侧面磨耗的形成机理及减缓措施[D]. 高长宇. 西南交通大学. 2003
[2]. 基于ADAMS/Rail的高速铁路轮轨磨耗影响因素研究[D]. 刘新元. 中南大学. 2010
[3]. 重载铁路钢轨磨耗预测研究[D]. 张晴. 西南交通大学. 2017
[4]. 铁路小半径曲线外轨侧磨影响因素分析[J]. 陈峰, 张金雷, 王子甲. 铁道科学与工程学报. 2018
[5]. 地铁车轮磨耗数值仿真研究[D]. 陆文教. 西南交通大学. 2016
[6]. KKD客车车轮踏面剥离成因初探[D]. 陶功权. 西南交通大学. 2013
[7]. 重载铁路曲线段轮轨磨耗影响因素分析[D]. 杜伟. 西南交通大学. 2012
[8]. 对小半径曲线钢轨侧面磨耗的研究[J]. 杨瑞元. 同煤科技. 2005
[9]. 铁路曲线钢轨侧面磨耗原因及减缓措施[J]. 姚玉侠. 铁道运营技术. 2006
[10]. 重载铁路小半径曲线钢轨磨耗研究[D]. 钟智丰. 北京交通大学. 2014