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曲线参数对钢轨波磨及车辆系统振动影响研究
| 论文题名： | 曲线参数对钢轨波磨及车辆系统振动影响研究 |
| 关键词： | 曲线轨道;波磨现象;曲线参数;车辆系统振动 |
| 摘要： | 钢轨波磨会加剧车辆系统振动并引起强噪声的同时，严重降低了零部件使用寿命，增加车辆和轨道养护工作，影响车辆乘坐舒适度。目前关于钢轨波磨的形成机理或理论有很多，涉及的学科范围广。初步研究结果表明，钢轨波磨的产生与轮轨作用力、磨耗指数、轮轨蠕滑力以及轮轨接触点位置等相关，但波磨的直接成因国内外尚没有统一定论。通过对北京地铁6号线波磨状况的现场调研发现，曲线轨道是波磨的高发地段，尤其是小半径曲线上波磨的产生具有对比性，300m曲线半径波磨现象严重，而400m曲线基本没有波磨。进一步分析对比发现，北京地铁6号线在实际运营中达不到设计时的最高限速，曲线上普遍存在过超高现象。 有鉴于此，针对北京地铁6号线钢轨波磨现象，本文将建立6号线车辆的刚柔耦合动力学模型，为更加准确地进行轮轨动力仿真，将轮对进行了弹性化处理，而构架和车体采用刚性结构。从实际运营的角度找出轨道超高、曲线半径和列车运行速度等曲线参数对轮轨动力指标的影响特征，确定这些参数对波磨产生的影响规律，并研究钢轨波磨对车辆系统振动的影响。研究结果表明: (1)随着轨道超高的增大，轮轨之间作用力和磨耗指数随之增大。6号线在300m和400m曲线都采用120mm的轨道超高，造成较大的轮轨力和轮轨磨耗，因此北京地铁6号线上的过超高现象不容忽视，对钢轨波磨产生有影响。 (2)与400m和500m曲线半径相比，300m曲线半径的轮轨力、磨耗指数、轮轨蠕滑力和蠕滑率等指标值最大，同时该半径下的轮轨接触点位置在轨头上的移动区域较小，长期往复作用使300m曲线半径更容易产生波磨。 (3)6号线钢轨波磨多发生在较长区间中部的高速地段，随着列车运行速度的提升，轮轨垂向力、轮轨横向力和磨耗指数都随之增大，说明小曲线半径上较高的运行车速会造成轮轨作用的增强，是钢轨波磨产生的影响因素之一。 (4)以400m曲线半径的轮轨力和磨耗指数为参照，提出了300m曲线半径下波磨现象的控制措施。将300m曲线半径的超高值由120mm降为100mm，或者将列车通过速度由50km/h降低为40km/h，从而适当降低轮轨作用力和轮轨磨耗。 (5)钢轨波磨引起的振动主要影响车轮和构架，对车体影响较小;随着钢轨波磨的发展恶化，轮对、构架和车体的垂向加速度随之增大，尤其是不平顺系数为0.6-1.0的发展阶段以及恶化阶段，垂向加速度增速明显，同时波磨发展过程中存在较大的轮轨冲击力，会进一步破坏轮轨接触面，使钢轨波磨继续恶化。因此在波磨发展初期就应及时打磨，抑制其发展和恶化。 |
| 作者： | 刘慧慧 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 任尊松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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