针对多边形车轮运行过程中的曲线工况和轨道激励问题,建立多边形磨耗模型,分析了曲线工况和轨道激励对多边形演变趋势的影响.仿真结果表明:相较于基于局部法的Archard模型,基于全局法的磨耗功模型计算效率更高,两种模型多边形磨耗演变趋势相同;轨道激励会显著增加轮轨垂向力;曲线工况和轨道激励不会改变车轮多边形演变的趋势.

车辆在运行过程中,车轮的圆周廓形并非一直保持不变,在各种激励作用下,逐渐呈现多边形化,并可能出现多边形相位差现象.为研究车轮多边形的相位差对动力学性能的影响,借助磨耗仿真的手段研究了多边形车轮存在相位差时的磨耗演变行为.计算结果表明:同一轮对存在单侧多边形现象时,多边形的影响会传递到轮对的另一侧没有多边形的车轮;当轮对两侧均有多边形现象,且车轮的一侧波峰与另一侧的波谷相对应时,两侧轮轨垂向力均达到最小;当轮对两侧车轮都有多边形现象且存在相位差时,一侧车轮的圆周最大磨耗速度加剧,且随着相位差的增加磨耗加剧的车轮在轮对两侧交替出现,并当多边形车轮的一侧多边形波峰与另一侧车轮的波谷相对应时,两侧车轮磨耗速率均达到最大.

APM系统是一种在世界范围内广泛运用于机场运输线、城市短途旅行及游乐场观光线的轨道车辆系统,其特点是运量较小、采用车辆形式多样及全自动无人驾驶.文章介绍了 APM系统的背景及发展历程,对当前国内外具有代表性的APM系统及车辆进行了总结,并分析了 APM系统的自动控制技术,最后对APM系统的发展前景进行了展望.

采用模糊综合评价方法对铁道客车的技术代系进行了研究.在模糊综合评价方法的基础上,将构成客车的车体、转向架、车钩缓冲装置、制动系统及车载电器设备的关键技术作为评价指标,建立了铁道客车分层次模糊评价模型.通过对各技术指标发展及技术性能指标的模糊化处理,构建了模糊评价矩阵,得到了各型车辆的技术评价值.按照各型车辆的技术评价值分布来判定车辆所属的技术代系,分析结果反映出了我国铁道客车的技术发展历程,可为新一代车辆的研发提供一种技术评价方法.

为解决高速铁路小半径钢轨磨耗问题,以高速动车组和小半径曲线钢轨为研究对象,基于Simpack建立高速动车组模型和编制轮轨磨耗程序,通过调整轮轨摩擦系数、轨距、车辆通过速度和轨底坡等参数,对车辆通过小半径曲线时的动力学性能及钢轨磨耗进行分析.结果表明,减小外股钢轨与轮缘接触处的轮轨摩擦系数能改变轮轨黏滑特性,有利于降低外股钢轨的侧磨.适当加宽轨距和降低车辆通过速度有利于降低轮缘与轨距角处的接触应力,对侧磨有一定的改善作用.通过加大外股钢轨轨底坡,使车轮与外股钢轨的接触趋于优化,有利于减小钢轨侧磨现象.对钢轨进行校正性打磨也能一定程度改善轮轨接触关系,从而改善外股钢轨的侧磨和内股钢轨的表面波磨现象.当外股钢轨轨距角处摩擦系数为0.2、轨距加宽5～10 mm、外股钢轨轨底坡增加到1/20时,最有利于缓解外股钢轨的侧磨现象,同时通过钢轨打磨也能一定程度减轻轮轨磨耗及损伤,有利于延长钢轨的寿命.

动车组由于其快捷、准时、节能等优势逐渐成为旅客运输的最佳选择.随着运量的增加,动车组在运营过程中会逐渐出现异常抖动现象.为解决该问题,分析某客运专线车辆异常抖动机理,并采用个性化廓形打磨方法对线路钢轨廓形进行了打磨修正.基于数值程序Contact、有限元软件Ansys和多体动力学软件Simpack对打磨前后钢轨廓形对车辆的运行性能的影响进行了分析.结果表明,通过钢轨打磨,轮轨接触点不连续现象得到解决,轮轨接触光带位置趋于优化,蛇行运动与车体共振频率有所降低,打磨后车辆的振动加速度和运行平稳性指标均优于打磨前钢轨,理论分析结果与线路实际添乘结果吻合.因此,对钢轨进行合理打磨能优化轮轨接触关系,改善动车组异常抖动现象并提升旅客乘坐舒适度.

基于悬挂式单轨系统疏散救援困难的问题,文章分析了车站和区间疏散救援方案,及区间垂向、横向和纵向疏散救援过程,并采用仿真软件Pathfinder建立疏散分析模型,研究不同疏散救援方案的影响因素,得出有利于悬挂式单轨列车疏散救援的工程技术参数.

为分析压剪复合型弹性车轮轮毂与轮芯之间橡胶元件对轮轨接触关系的影响,基于Abaqus仿真软件建立弹性车轮轮轨接触应力分析有限元模型,建立分别采用弹性车轮和刚性车轮的车辆动力学模型,分析直线和曲线上橡胶元件变形及对轮轨接触位置分布的影响.结果表明:弹性车轮轮轨接触面积较刚性车轮轮轨接触面积增加16.87％,最大接触压力降低了3.54％,轮轨最大Mises等效应力降低4.50％.直线工况下弹性车轮橡胶元件变形对轮轨接触位置分布几乎没有影响.曲线工况下橡胶元件的轴向刚度和偏转刚度对轮轨接触关系影响较大.为了避免异常轮轨磨耗,建议轴向刚度取值20～40 MN/m,偏转刚度取值在1.5 MN·m/rad以上.

为解决气液环簧组合式缓冲器呈现非对称拉压动态特性问题,构建了气液环簧组合式缓冲器动力学模型,基于MATLAB/Simulink软件编制了考虑不同吸能元件特性的车辆冲击动力学模型程序,研究了两辆单车冲击及两列动车组冲击的动态特性.研究结果表明:组合式缓冲器动力学模型既能有效地模拟拉伸状态下环簧缓冲器的线性加载特性,又能较好地模拟压缩状态下气液缓冲器随冲击速度变化的非线性加载动态特性,即组合式缓冲器动力学模型体现了明显的非对称拉压特性;低速与中高速冲击过程中,组合式缓冲器动力学模型及车辆冲击模型可依次完整有效地模拟缓冲器-压溃管-防爬器-车体结构变形产生的缓冲吸能动态过程及磁滞拉压特性曲线;列车冲击速度为5 km·h-1时,最大车钩力及组合式缓冲器最大行程均小于缓冲器阻抗力和行程限值,其压缩加载特性曲线仅呈现出气液缓冲器的加载特性;冲击速度为20 km·h-1时,最大车钩力为2900 kN,最大行程为534 mm,防爬器已经触发,其压缩加载特性曲线呈现出了气液缓冲器-压溃管-防爬器组成的连续力学特性,此时车体结构未发生破坏;冲击速度达到25～30 km·h-1时,列车开始发生结构破坏,车钩力陡升;全自动车钩与半永久车钩参数选型能够满足冲击速度20 km·h-1以内的列车车体结构安全性.

为研究不同类型高速动车组车辆车轮踏面磨耗特征,探寻车轮发生磨耗后车辆运行性能的演变,以运行在武广客专上的CRH380A和CRH380B型动车组为研究对象,在线路数据统计的基础上,基于SIMPACK建立的高速动车组模型和编制的轮轨磨耗程序,对两类动车组车辆在一个镟修周期内的车轮磨耗特性及其对车辆运行性能的影响进行分析.结果表明,该线路上运营的动车组车辆车轮磨耗特征主要表现为踏面凹槽磨耗,且CRH380A型动车组车轮踏面磨耗程度更为严重;在一个镟修周期内,由于车辆设计理念的差异,CRH380A型动车组车轮磨耗特征表现为磨耗范围较窄但磨耗深度较大,凹槽磨耗较为明显,而CRH380B型动车组则表现为磨耗范围较宽但磨耗深度较小,磨耗较为均匀;在运行2.5×105 km里程内,新轮状态下的CRH380A型动车组运行稳定性明显优于CRH380B型动车组,但在运营里程超过1.0×105 km后,由于受到车轮磨耗的影响,运行稳定性较CRH380B型动车组恶劣;同时,CRH380A型动车组车体最大振动加速度和平稳性指标分别为0.52 m/s2和2.26,均优于CRH380B型动车组的0.58 m/s2和2.38,但CRH380A型动车组脱轨系数和轮重减载率均为0.35,均大于CRH380B型动车组的0.14和0.28.因此,在整个运行周期内,CRH380A型动车组车辆运行平稳性优于CRH380B型动车组,但运行安全性较CRH380B型动车组恶劣.

为研究岔区轮轨匹配关系和经典轮轨接触理论对岔区的适用性,建立了岔区轮轨接触有限元模型,编写了数种岔区法向力及切向力计算程序.以18号高速道岔转辙区及辙叉区典型断面为例,在法向对比了赫兹、半赫兹、Kalker三维非赫兹滚动接触理论与有限元模型在接触斑面积和接触应力上的差异,切向对比了基于赫兹和半赫兹的FASTSIM算法、Polach模型和CONTACT程序在不同工况下的蠕滑力差异.计算结果表明:有限元模型考虑了轮轨材料应力应变特性,更接近实际运用工况,赫兹、半赫兹、Kalker三维非赫兹与有限元法接触斑面积分别最大相差50.42％、17.83％和24.78％,最大接触应力相差60.28％、25.25％和32.37％;各工况下4种切向力模型蠕滑力随蠕滑率的变化趋势相同,同一工况下基于赫兹和半赫兹的FASTSIM算法和Polach模型与CONTACT计算结果最大相差8.08％、5.19％、9.70％;综合岔区轮轨法向、切向计算精度和计算效率,半赫兹接触理论结合FASTSIM算法在岔区大批量的数据处理中更具优势.

轮轨作用力的大小可反映列车运行的安全性与平稳性,测试系统采用单点测试的方法测试轮轨垂向力与轮轨横向力.主要研究轮轨作用力测试系统的原理与设计,该系统主要设计过程包括组桥方案设计、标定装置设计与标定加压系统设计三个方面.通过实验室与铁路现场对该测试系统进行可行性验证,表明该轮轨作用力测试系统具备试验可行性,可以投入现场使用.

转向架作为动车组的核心部件,其质量好坏直接影响行车安全.轴箱体是转向架的重要部件,其,在承受列车重量的同时传递各方向的作用力,轴箱体加工质量的好坏直接影响动车组的行车安全.中车青岛四方机车车辆股份有限公司为了提高轴箱体的加工质量,采用轴箱体柔性生产线,轴箱体柔性生产线托盘运输系统配置48个工装托盘,可同时安装48个不同工件,实现了多品种轴箱体的交叉并行生产;根据实际生产需求,可随时插入生产急需轴箱体品种,使排产具有柔性.

为解决动车组车辆在运行中出现的晃车及加速度异常情况,对磨耗后钢轨型面进行打磨,并通过仿真分析以及跟踪测量对打磨效果进行评估.分析结果表明,打磨后轮轨接触点对分布较打磨前更窄,分布于滚动圆附近,轮对发生横移时滚动圆半径变化较小,但由于其较小的接触面积导致接触应力较大,易产生较大的垂磨;打磨后钢轨匹配时由于等效锥度较小,对车辆运行稳定性及车体振动起到改善作用;打磨后钢轨的磨耗位置居中,磨耗面积小但垂直磨耗大,在运行一段时间后,轮轨接触光带会缓慢增大.因此,钢轨打磨缓解了车辆运行过程中构架横向加速度异常的情况,虽其滚动圆处垂磨较大,但其总磨耗量较打磨前小,且降低了对钢轨的损伤,有利于延长钢轨的寿命.

高速道岔是高速线路中必不可少的轨道设备,岔区结构复杂,轮轨接触应力大,更易造成轮轨损伤磨耗及疲劳破坏,威胁高速车辆行车安全,且道岔较区间线路造价昂贵,维护保养困难.因此,了解道岔构造和车辆过岔时的动力学性能,优化岔区轨道廓形及轮轨匹配关系以改善轮轨接触状态、延长道岔使用寿命势在必行.从高速道岔的发展现状出发,阐述数个拥有高速道岔自主产权国家的道岔发展,对比分析了岔区线型、道岔结构特点.通过岔区轮轨关系分析及车辆动力学仿真研究,总结了国内外道岔的研究现状,通过对岔区不同断面进行轮轨匹配研究,提出岔区的发展趋势及研究方向,以期为高速道岔研究与技术创新提供新思路.

高速道岔是高速线路中的重要组成设备,拥有比区间线路更加复杂的结构,岔区结构不平顺使车辆过岔时存在较大的轮轨冲击,威胁车辆过岔安全.为选取合理的评价指标对车辆过岔性能进行评价,总结了国内外动力学标准对车辆过岔指标的相关规定,从平稳性、稳定性和安全性三方面对车辆过岔动力学评价指标进行对比分析.选取适用于岔区的动力学评价指标,以高速动车组直向和侧向通过18号道岔时动力学性能为例进行计算分析,计算结果表明:车辆过岔动力学性能均在道岔动力学评价指标内,车辆过岔性能满足动力学指标要求.在进一步的道岔动力学仿真研究中,应理论与试验相结合,制定更为完善的岔区动力学评价指标.

弓网振动性能良好是列车高速运行的重要前提,为提升弓网振动性能,降低弓网噪声及磨损,研究了磁流变阻尼器(magneto-rheological damper,MRD)半主动控制受电弓机理.构建弓网MRD半主动控制动力学模型,设计模糊控制策略参数,使用SIMULINK软件建立MRD半主动弓网仿真系统,对被动控制和模糊半主动控制下的弓网振动特性进行仿真分析.研究表明:基于MRD的模糊半主动控制对改善弓网受流性能有良好效果,在350 km/h工况下,弓网接触压力波动幅度降低达20％,最大值减低达20％,最小值提升达80％;离线率降至0.由于MRD半主动控制消耗外界能源极少、控制过程鲁棒性高、控制效果优良,其必将成为高速工况下改善弓网作用关系的重要手段.

盘形制动是一种广泛应用于轨道列车和汽车的制动方式.在制动过程中制动盘及制动闸瓦会产生大量热量,从而影响制动性能,故对制动盘进行热分析十分必要.基于盘形制动在列车上的运用情况及重要性,介绍了列车制动盘常用材料、制动盘结构型式及相关的热分析研究,并对不同的制动盘热分析方法进行分析比较,最后对列车制动盘热分析的现状及发展方向进行了总结和展望.

胶轮导轨电车作为自导向胶轮电车的一种,在国内外多地成功运行.由于该类车辆在国内为首次研发,其动力学性能评价没有相关标准,文章综合现行铁路车辆及汽车标准,提出了适用于胶轮导轨电车的动力学评价方法,并对车辆的动力学性能进行评定,以期为车辆设计提供相关依据.

The main technical parameters of a 100% low-floor tram and the main components of the motor bogie were introduced. The corresponding finite element model was established by using the finite element software ANSYS. The calculation of the load outline was listed according to the European standard EN 13749, and the static strength and fatigue strength of the motor bogie frame were calculated, as well as the modal analysis of the bogie frame was carried out. The results showed that the strength of the motor bogie frame conformed to the relevant standard, and the modal characteristics met the vehicle running requirements.