一、减缓曲线钢轨侧磨的机理与措施(论文文献综述)
尹贤贤[1](2021)在《城市轨道交通轨道服役性能劣化机理分析及病害智能检测研究》文中研究表明地铁线路基础设施维护是保障行车安全和乘客安全的重要保障机制。随着地铁运营的飞速发展,对地铁行车设备的监测与维修保养越来越成为保障地铁车辆行车安全的重中之重。城轨列车运行速度及发车密度的提升加速了运营线路轨道服役性能的劣化及失效进程,引发了行业内高度关注的诸多问题,如大量曲线外轨因侧磨过度而失效下线、钢轨表面频繁出现的异常波磨现象以及由其引发的轨道线路基础设施疲劳劣化和环境振动噪声干扰等。为了满足城市轨道交通规模化、持久化与快速化发展的需求,进行城轨交通轨道服役性能劣化分析,展开轨道病害的智能检测研究有重要意义。鉴于此,本文首先针对轨道线路上的外轨侧磨、钢轨表面波磨及扣件服役劣化等现象分别展开了机理分析以揭示其劣化规律,随后针对轨道病害提出了基于轴箱振动信号的智能检测方法,主要研究工作及成果如下:(1)揭示了曲线外轨侧磨随轨道服役寿命的发展演变规律。基于轮轨多点接触动力学、Specht材料摩擦-磨损理论,结合磨耗灵敏度分析提取了对外轨侧磨最具影响的七大因素,分别是摩擦系数、一系悬挂刚度、曲线半径、轨距、轴重、未平衡外轨超高及轨底坡度,提出了基于RSM(响应曲面法)、SVM(支持向量机)、RVM(相关向量机)这3种不同回归分析方法的曲线外轨服役寿命预测模型,预测结果表明其均能达到高于90%的预测准确率。(2)提出了一种适用于工程评估计算的钢轨波磨增长预测模型,揭示了钢轨波磨产生的根本原因。即由轨道离散支承结构的刚度、阻尼设置致使车辆以某速度运行通过轨道时直接激发的轨道系统超谐共振响应,最终引发了钢轨波磨的产生。研究发现了轨道曲线半径、轨下支承刚度和轨枕间距是影响波磨发展的三大关键因素。(3)提出了一种基于轮轨振动-磨损模型的车轮多边形对钢轨波磨形成机理分析方法。将由多边形车轮传递到轨道的轴荷载看作是一种沿轨道纵向变速移动的谐波荷载,借助轨道振动理论和仿真试验分析了车轮多边形对于钢轨波磨产生及发展的影响。结果表明车轮多边形会引发钢轨表面的初始磨耗疤,当来自多边形车轮的谐波激励恰好激发轨道共振时,初始磨耗疤会发展演变为钢轨波磨。(4)揭示了扣件系统的疲劳劣化规律以及钢轨波磨对扣件疲劳寿命的影响,提出了基于轴箱振动加速度的扣件劣化智能检测技术。从钢轨-扣件系统耦合动力学和结构疲劳劣化的角度对扣件性能的疲劳劣化规律以及其疲劳寿命展开研究;基于扣件-钢轨-轮对耦合动力学理论分析了扣件病害与轴箱振动加速度之间的动力学关系,搭建了基于串联卷积神经网络的轨道扣件病害智能诊断模型,以轴箱振动加速度信号的频谱图像作为网络模型特征输入。研究结果表明,本文所提扣件病害智能诊断方法的分类辨识准确率高达98.27%。(5)提出了一种轨道病害智能识别与检测方法。借助车辆-轨道耦合动力学仿真模型获得了足够多的包含轨道病害响应信息的轴箱振动加速度信号,对检测信号分别进行小波功率谱分析和变分模态分解(VMD分解)及谱峭度熵计算以提取轨道病害特征响应,开发了基于深度学习网络模型的轨道病害自动检测算法。研究结果表明,本文所提轨道病害智能检测方法的病害诊断准确率为96.72%。
郭战伟[2](2021)在《重载铁路钢轨伤损机理及防控措施研究》文中认为随着列车运量和轴重的提高,我国重载铁路钢轨、车轮的磨耗和伤损产生速度不断加快。这不仅大幅增加了工务维修养护工作量、车辆维修的车轮镟修量,还时刻威胁着铁路的行车安全、影响列车的正常运行。开展重载铁路钢轨伤损机理和防控措施的研究,对改善轮轨接触关系、延长钢轨使用寿命具有十分重要的意义。本论文以重载铁路钢轨伤损问题为研究对象,从轮轨蠕滑机理、轮轨接触几何关系出发,结合车辆-轨道耦合动力学方法和大量的现场试验对钢轨的伤损机理进行了研究,提出了具体解决方法。取得的主要结果和结论如下:(1)建立了重载铁路车辆-轨道耦合动力学理论模型,基于轮轨滚动半径差ΔRRD2和ΔRRD3研究了轮轨蠕滑产生及影响机理。分析了重载曲线地段钢轨伤损产生原因,并给出措施建议。建立了重载车辆-轨道耦合动力学模型,可详细研究各参数对轮轨接触和蠕滑的影响,并通过非线性临界速度、直曲线通过性能等动力学计算以及轮轨蠕滑计算验证了模型的准确性。调研总结了我国重载铁路典型的钢轨伤损,主要包括:钢轨侧磨和钢轨滚动接触疲劳等。探讨了车辆运行中轮轨蠕滑的产生机理,分别研究了ΔRRD2和ΔRRD3两个参数的变化对于轮轨蠕滑的影响。结合仿真计算和实验研究,对各种可能的解决方案进行了分析,建议提高轮轨强度、优化设计轮轨廓形、轮缘和轨距角处润滑、外轨设置适当的欠超高。(2)提出了重载铁路钢轨廓形打磨设计理论和设计方法,形成了基于轮轨蠕滑最小化的适合重载铁路的整套钢轨打磨技术,并对采用打磨廓形后的钢轨进行了性能试验,验证了所提方法能够有效延长钢轨服役寿命。对大秦线的钢轨磨损及损坏状况进行了全面调查,测量了实验线路钢轨廓形,基于大量现场实测数据,建立了钢轨打磨廓形数据库,进行了轮轨等效锥度、接触位置等接触分析,并基于静态结果和现场试验,提出了钢轨打磨廓形的设计理论和设计方法,形成了适用于重载铁路的整套钢轨打磨技术,该技术在多个试验段进行了应用,取得了延长使用寿命的预期目的。此外,还对采用了打磨廓形的钢轨进行了试验,从钢轨的拉伸、冲击、残余应力等方面验证了通过总重由标准规定的9亿吨延长到15亿吨以上的钢轨仍具有与新轨相近的性能,使用中未出现钢轨性能失效问题,与未打磨的钢轨相比,其伤损率显着降低,表明钢轨打磨廓形技术能够有效延长钢轨服役寿命。(3)研究了钢轨摩擦控制机理,提出了实际情况中内外轨摩擦系数的合理取值,优化了钢轨全面摩擦控制技术,并应用于典型工点。分析内外钢轨摩擦系数在不同范围内变化时,轮轨横向力、磨耗功、轮轨蠕滑率、脱轨系数等性能指标的变化,并在此基础上提出了实际情况中内外轨摩擦系数的合理取值,为钢轨润滑提供了理论依据并优化了钢轨全面摩擦控制技术,根据宝天线上进行的相关钢轨摩擦控制试验,验证了该技术线路的可行性和有效性。
王国江[3](2021)在《高速铁路曲线段钢轨磨耗对列车振动特性影响仿真分析》文中指出随着经济社会的快速发展,高速铁路以行车速度快、运量大、准点率高、行车安全、占地面积少、环保、能耗低、效益高等特点成为各国运输发展的主流。由于速度快,轨道结构要求高,曲线线路已成为高速铁路发展的一个重要约束,不仅影响行车安全及旅客乘坐舒适度,同时曲线地段钢轨磨耗也增加了养护维修成本。因此,研究曲线段钢轨磨耗及钢轨不同磨耗状态对列车振动特性影响具有重要意义。针对高速铁路区间及站端曲线钢轨磨耗及钢轨不同磨耗状态对列车振动特性影响,本文采用多体动力学软件UM建立车辆-轨道耦合动力学模型并验证模型的正确性,以张呼高铁某曲线段实际参数为依据进行仿真分析,主要研究内容及结论如下:(1)利用建立的车辆-轨道磨耗仿真分析模型,以钢轨累计磨耗量、外轨垂直磨耗量及内轨侧磨量为评价指标,分析在不同工况下区间曲线及站端曲线的钢轨磨耗规律,结果表明:列车通过区间曲线时,钢轨外轨和内轨以垂直磨耗为主,钢轨外轨垂直磨耗主要集中在钢轨中心坐标-10mm-20mm之间,侧磨集中在钢轨中心坐标25mm-36mm之间,内轨垂直磨耗主要集中在钢轨中心坐标-15mm-15mm之间,区间曲线外轨和内轨磨耗区域集中在钢轨顶面,外轨磨耗区域集中在钢轨轨距角处。列车通过站端曲线时,钢轨侧磨主要集中在钢轨中心坐标25mm-36mm之间,垂直磨耗主要集中在钢轨中心坐标-15mm-15mm之间,站端曲线内轨磨耗区域集中在钢轨顶面,外轨磨耗区域集中在钢轨轨距角处,随着列车运行次数增加钢轨磨耗量增加且前期钢轨磨耗量增加相对较快。(2)选取不同磨耗程度的钢轨型面建立车辆-轨道耦合仿真分析模型,进一步分析钢轨在不同磨耗状态时不同工况对列车振动特性的影响规律。结果表明:曲线半径大小对钢轨磨耗后列车振动特性有重要影响,随着曲线半径的增大,区间及站端曲线线路钢轨磨耗后对列车振动特性的影响在减小;随着外轨超高的增加,区间及站端曲线线路钢轨磨耗后对列车垂向加速度及脱轨系数影响明显;随着缓和曲线长度的增加,区间及站端曲线线路钢轨磨耗后对列车振动特性影响减小;随着行车速度的增加,列车通过区间及站端曲线线路时,钢轨磨耗后动力学各项指标逐渐增大;在钢轨不同磨耗程度下,区间曲线线路LMA车轮型面较LM车轮型面对列车振动影响较小,站端曲线线路LM车轮型面较LMA车轮型面对列车振动影响较小。
韦少东[4](2021)在《重载铁路曲线线路几何参数和运营参数对钢轨磨耗的影响分析》文中研究说明近年来,重载铁路运输因其成本低、载重多和运量大等优势,受到了各个国家的青睐。大力发展重载铁路运输可以降低运营成本、提升运输能力、提高运输效率,是煤炭和矿石资源运输的主要方式。随着轴重和运行速度的增加,轮轨冲击作用加剧,导致钢轨出现压溃和剥离等破坏形式。影响重载铁路钢轨破坏的另一个重要因素是钢轨磨耗,尤其在小半径曲线地段钢轨磨耗更加严重。因此,研究及解决重载铁路曲线段钢轨磨耗是铁路安全运营和节省维修成本需要迫切解决的问题。本文以车辆-轨道耦合动力学、轮轨多点接触和钢轨廓形磨耗预测方法为理论支撑,在阅读了大量参考资料的基础上。首先,应用UM软件建立重载铁路车-轨耦合模型;其次,深入研究重载铁路曲线段钢轨磨耗的发展规律;最后利用钢轨廓形磨耗预测方法,研究了曲线半径、外轨超高、轨底坡、运行速度和货车轴重等参数对钢轨磨耗的影响。本文研究得出的主要结论如下:(1)随着曲线半径增大,外轨侧磨值和钢轨磨耗功率均呈显着减小的变化趋势,建议在铁路选线设计时尽量采用半径大于800m的曲线。随着外轨超高的增大,外轨侧磨值在均衡超高处最小;设置恰当的过超高可以有效减缓外轨侧磨。随着轨底坡的增大,外轨侧磨累积磨耗深度呈先减小后增大的变化趋势,在轨底坡为1:50和1:40时外轨累积磨耗深度较小,恰当的轨底坡可以减缓外轨侧磨。较小的轮轨摩擦系数可以减小钢轨磨耗,建议在小半径曲线地段通过及时打磨钢轨和涂油处理来减小钢轨磨耗。(2)随着运行速度增大,外轨侧磨累积磨耗深度和钢轨磨耗功率显着增大;垂磨累积磨耗深度先减小后增大,在均衡速度处最小,这表明曲线段重载车辆运行速度在均衡速度附近时可以有效减缓钢轨磨耗。随着货车轴重增大,钢轨累积磨耗深度和钢轨磨耗功率显着增大,这表明较小的货车轴重可以降低曲线段钢轨磨耗,但由于重载铁路运输的需求很难通过减小轴重来减缓钢轨磨耗。当曲线半径为600m时,外轨侧磨量随通过曲线的混合单辆车次增加呈线性增大,当通过混合单辆车次增加515463次时,外轨侧磨值增加1mm;当曲线半径为5000m时,外轨垂磨量随通过曲线的混合单辆车次增加同样呈线性增大,当通过混合单辆车次增加467289次时,外轨垂直磨耗深度增加1mm。(3)随着外轨侧磨深度由0mm增大至6mm时,脱轨系数和轮重减载率分别增大了54%和62%,重载车辆运行安全性显着降低;轮轨垂向力和轮轨横向力分别增大了32%和24%,轮轨动态相互作用略有加剧。随着钢轨垂直磨耗深度由0mm增大至8mm时,脱轨系数和轮重减载率分别增大了56%和89%,钢轨垂直磨耗和外轨侧磨对车辆运行安全性都具有不利影响。因此,建议钢轨垂直磨耗与外轨侧磨达到限值时,应及时打磨维修钢轨或更换新轨。
李浩[5](2020)在《高速铁路动车所咽喉区轨道动力学行为及其控制技术研究》文中研究表明截止2019年底,全国铁路运营里程达到13.9万公里以上,已建成动车所66个。我国动车所线路设计标准低,岔区轨道曲线半径较小,咽喉区通过能力不足。小半径曲线上线路受列车冲击作用较大,病害频发,线路条件恶劣,养护维修困难,脱轨事故时有发生。而动车组在动车所内调车转线时的运行速度受到道岔咽喉区通行能力、调度编排、安全防控、运输经济性等多种因素的制约,另一方面,咽喉区动车组通行能力又与动车组车型及构造、线路状态、轮轨关系等多种条件有关,因此,有必要结合动车组车型对动车所咽喉区动力学行为及控制技术开展深入研究。本论文结合理论模型和现场测试,主要研究工作如下:(1)基于广州东及北京南动车所的小半径曲线和小号码道岔,采用多种类型的动车组进行了现场测试,得到了动车所咽喉区的动力学特征。结果表明,咽喉区的脱轨系数、轮轨横向力指标易接近限值,表明动车组在通过咽喉区时存在较大的轮轨横向作用和脱轨风险。此外,不同类型动车组通过咽喉区时轨道动力学行为差异显着。动车组的不同的车轮踏面廓形、车辆定位刚度会显着影响车辆通过咽喉区的动力学性能。(2)基于多体动力学理论,考虑车钩缓冲装置,建立了CRH380A型、CRH380B型、CRH5型高速动车组和25T客车的不同车型的动车组模型;基于有限元法建立了柔性轨道模型;基于车辆-轨道耦合动力学模型,考虑多点接触算法的轮轨接触关系,建立了车辆-小半径曲线/小号码道岔的空间耦合动力分析模型;基于Archard磨损理论,建立了小半径曲线钢轨磨耗预测模型。(3)基于理论分析和现场测试,对动车所小半径曲线动力学行为及其控制技术进行了研究。1)评估了高速动车组低速通过典型动车所内小半径反向曲线的安全性能,给出了不同线路不平顺条件下的最大允许通过速度;曲线半径的增大可以提升动车组小半径曲线通过的安全性能。2)基于Archard磨损理论,选取广州东和太原南动车所线路,对小半径曲线的钢轨磨耗进行预测分析,结果表明:钢轨磨耗大小的位置依次为曲线中点>曲线圆直点>曲线直圆点;累计磨耗深度由大到小依次为R200、R250、R300、R350;钢轨磨耗范围随车速增大而减小,直圆点磨耗范围最大。3)基于不同动车组类型、车轮踏面及车辆定位刚度等动车组技术参数,对小半径曲线动力学行为控制技术进行了研究。四种车辆类型的轮轨安全性、磨耗情况从小到大依次为CRH380A、25T普速客车、CRH5、CRH380B;LM和LMA型车轮踏面等效锥度最小、适应性最好;定位刚度较大时轮轨横向作用大,定位刚度差异对横向作用各项指标的影响幅度在10%以上。4)基于轨道结构对动车组通过小半径曲线的动力学行为控制技术进行了研究。采用CHN60钢轨在轨道几何状态的保持、下部结构受力上要明显优于CHN50钢轨;车辆动力性能随线路钢轨磨耗的增大会增大,曲线线路磨耗主要影响脱轨系数;钢轨润滑后,脱轨系数在曲线各个位置均要小于润滑前;而轮轨横向作用力在钢轨润滑后曲线中部位置处有较大程度的减小;在曲线中部及出曲线位置处,轨面潮湿时对轨道的横向作用要显着小于轨面干燥状态。(4)基于理论分析和现场测试,对动车所小号码道岔动力学行为及其控制技术进行了研究。1)小号码道岔在转辙器与辙叉区部分,动力学指标变化较为剧烈,在岔心位置产生突变,出现峰值。当侧向通过速度达到或接近道岔设计容许速度时,轮重减载率等指标超过或接近限值要求,说明动车组侧向通过道岔时,存在一定安全风险。2)基于不同动车组类型和车辆定位刚度动车组技术参数,对动车组侧向通过小号码道岔的动力学行为控制技术进行了理论和试验研究。通过9号和12号道岔的动力学行为、安全性情况和磨耗水平由优到差为CRH380A>CRH5>CRH380B;在导曲线中部,定位刚度较小的CRH380A型车对道岔的横向作用要显着小于CRH380B型车。3)考虑道岔结构特点,对基于道岔结构类型的动车组通过小号码道岔动力学行为控制技术进行了研究。CHN60钢轨道岔各项动力学指标均要优于CHN50钢轨道岔;相比于固定辙叉结构,采用可动心轨结构能有效降低轮轨相互作用,减小轮轨磨耗,降低脱轨风险。4)确定了道岔导曲部不平顺管理限值,当道岔区导曲部位存在复合不平顺时,其安全风险要大于水平、轨向不平顺。
陈鹏[6](2020)在《重载铁路曲线钢轨侧磨预测方法研究》文中提出重载铁路是现如今我国铁路发展的一个重要方向,随着货车轴重和运行速度的提高,钢轨磨耗问题也愈发严重,尤其是在小半径曲线地段,外轨的侧磨问题成为了影响重载铁路运行安全和运行成本的重要内容。本文在借鉴国内外研究现状的基础上,对重载铁路轮轨接触及钢轨磨耗进行了深入研究,主要完成了如下工作:(1)建立了重载铁路货车-轨道动力学耦合模型和钢轨磨耗模型根据车辆-轨道动力学理论、轮轨接触点计算理论、接触力学理论以及Archard材料磨损理论等的分析,运用动力学仿真软件UM(Universal Mechanism)建立了基于25t轴重的C80型重载货车-轨道耦合模型,并在此基础上建立了钢轨磨耗预测的计算模型。(2)进行了重载铁路货车过曲线轨道时的轮轨接触规律研究对不同速度货车过不同曲线参数轨道时的轮轨接触点位置分布、轮缘贴靠状态、接触磨耗功率等参数进行研究,指出了不同条件下轮轨接触点的变化规律,出现轮缘贴靠的条件以及磨耗功率的变化,为钢轨磨耗预测提供了部分依据。(3)分析了曲线外轨侧磨量的变化趋势以及不同位置处的磨耗量差异根据archard磨耗理论建立了柔性轨道磨耗预测模型,以磨耗量达到0.1mm作为型面更新的条件,采用迭代方法进行磨耗量累计计算,发现在理想条件下,钢轨侧磨在货车通过的前1E6次以内时几乎没有发展,超过这一通过次数之后,外轨侧磨量基本呈现随货车通过次数线性增长的趋势。同时,在曲线的不同区段,外轨侧磨量也不相同,本文中500m长度的曲线段的起始段和中间段的磨耗量随货车通过次数的变化趋势基本相同,而末尾段磨耗量则小于前两段,通过轮轨接触点位置分析发现这与曲线末段接触点向钢轨中部移动有关。(4)研究了货车运行速度以及曲线参数对外轨侧磨量的影响改变货车的运行速度进行磨耗计算,发现随着货车速度的提高,钢轨侧磨速度也在提升,在相同的货车通过次数情况下,速度越快,外轨侧磨量越高。在同一半径情况下曲线超高对外轨磨耗量的影响不大,而在同一外轨超高情况下,曲线半径越大,侧磨发展速度越缓慢。
胡伟豪[7](2020)在《客货混跑线路钢轨打磨廓形优化及磨耗预测》文中研究说明我国铁路建设的快速发展在推进我国社会和经济的快速进步方面有着不可替代的作用。由于我国铁路运输条件复杂,且客货运量需求巨大,客货混跑是我国运输的主要模式之一。客车和货车在运行速度、列车整体结构、动力学性能和轴重方面存在巨大差异,客货混跑线路钢轨存在各种各样的问题。钢轨打磨是目前为止世界上公认的有效解决钢轨异常磨耗等问题的方法之一,钢轨的日常维修和养护对延长钢轨使用寿命,提升铁路运行品质和安全都具有重要意义。钢轨打磨廓形是否合理是影响钢轨打磨质量和钢轨打磨效率的主要因素。因此针对客货混跑线路设计合理的钢轨打磨廓形是解决钢轨在运行过程中异常磨耗问题,同时延长钢轨使用寿命的重要工作。本文在总结国内外相关行业专家和学者研究的基础上,以客货混跑线路为基础,建立三次NURBS曲线拟合模型来描述客货混跑线路的钢轨廓形。采用优化的遗传算法对其求解,完成客货混跑线路不同工况下的钢轨打磨廓形的优化。并对其进行系统的分析和验证,提升钢轨打磨质量,提高打磨效率。针对钢轨磨耗问题进行磨耗预测,探究钢轨磨耗量的大小及磨耗廓形的演变以及发展规律。主要工作内容和创新如下:(1)建立标准60kg/m钢轨廓形和磨耗钢轨廓形三次NURBS描述方法,并对此方法进行验证。结合此方法提出了以N个型值点的横、纵坐标为设计变量,以减少打磨量,降低轮轨磨耗量和减小轮轨横向力为目标函数,以钢轨廓形的单调性、凹凸性、脱轨系数以及磨耗廓形和CN60钢轨廓形为上下边界范围为约束条件的多目标优化模型,并创新性的采用优化的遗传算法进行求解计算。分别得到直线工况和曲线工况下的设计打磨廓形,同时对设计的钢轨廓形进行三维曲面拟合。(2)建立25T客车和C70货车的多体动力学模型,并在多个工况下对比分析了设计的钢轨打磨廓形和CN60钢轨打磨廓形的运行稳定性、安全性、轮轨接触特性、打磨量以及钢轨磨耗特性。发现设计的钢轨打磨廓形具有良好的动力学性能和曲线通过性,在运行过程中轮轨接触状态良好,有利于减小列车运行过程中钢轨的磨耗量,延长钢轨使用寿命,保证列车的平稳安全运行。(3)建立客车和货车轮轨接触有限元模型,并进行接触分析。同时创新性的提出基于统计学和有限元法的摩擦功磨耗计算方法,即接触斑上各节点的摩擦功等于节点上摩擦力与接触点对相对位移的乘积。并且通过新的摩擦功计算方法进行钢轨磨耗预测,与实际测量的钢轨磨耗数据进行对比分析,探究钢轨磨耗规律。
陈煜达[8](2020)在《轮轨材料摩擦磨损过程中组织与性能演变研究》文中指出伴随着我国高速、重载铁路的迅猛发展,轮轨的磨损失效、疲劳损伤等问题更加突出,缩短了轮轨材料的服役寿命,已严重影响到铁路运输的安全。分析轮轨失效机理,提高轮轨材料综合性能,延长轮轨服役寿命,是目前铁路行业急需研究和解决的关键性科学技术问题。本课题将实际服役轮轨与实验室轮轨材料试验相结合,利用扫描电镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等分析方法,研究了几种常用轮轨材料和贝氏体轮轨材料在不同磨损条件下的微观组织结构与性能演变,以及多边形磨损的形成机制及其对磨损过程的影响机理,对比分析了不同轮轨材料在磨损过程中摩擦学白层、相变白层的形成过程和演变机理。在高速和重载服役条件下,轮轨踏面表层组织以剧烈塑性变形珠光体组织为主;轮缘/轨侧滑差率较大,表层组织应变程度更高,更易形成摩擦学白层,甚至形成相变白层。摩擦学白层内的组织主要是纳米级的铁素体小晶粒和细小的渗碳体颗粒,相变白层内的组织主要是孪晶马氏体以及少量残余奥氏体和未溶解的细小渗碳体。相变白层疲劳剥离过程主要分为三个阶段。相变白层强度高不易发生塑性变形,磨损时首先在相变白层与基体珠光体交界的楔形尖角处以及白层表面应力集中区萌生裂纹,然后在白层与基体交界面处的裂纹沿着交界面向深处扩展,同时,白层表面裂纹也向白层内部深处扩展,最后表面萌生和扩展的裂纹与从表面白层交界处萌生和扩展的裂纹发生交汇,导致白层局部出现深层剥落。双盘滚动磨损试验过程中出现的多边形磨损,依据表面形貌和尺寸变化可分为宏观磨损形貌发生周期性变化而峰谷高度差很小的潜伏期、局部发生多边形磨损(峰谷高度差数微米至数十微米)的发展期和整个圆周发生多边形磨损(峰谷高度差数十微米)的成熟期三个阶段。不同轮轨材料在双盘滚动磨损过程中形成多边形磨损符合机械振动与试样磨损耦合作用的理论,材料耐磨性能及磨损表面状态决定试样不均匀磨损程度,影响多边形磨损的形成与发展。波谷区域由于存在振动附加载荷和更大的滑差率,使其磨损方式由氧化磨损为主转变为以疲劳磨损为主,从而比波峰区域具有更高的表面硬度和硬化层深度,微观组织也表现为更深的变形层深度和更大的晶粒细化程度。不同形态铁素体组织在滑动磨损过程中超细晶粒的形成过程不同,并受到第二相的影响。随着切应变的不断增大,通过位错的增殖与运动,数十微米直径颗粒状铁素体晶粒将经历塑性变形、数微米直径铁素体晶粒和亚晶形成、亚微米厚度片层状组织形成、亚微米直径板条状组织形成、板条状铁素体被亚晶分割、短棒状细晶粒形成等过程,最后再经历更小尺寸的条状铁素体形成和亚晶分割、细晶形成后续过程,直到数十纳米等轴晶粒形成的稳定状态。共析片状铁素体和贝氏体板条状铁素体组织分别直接发生与上述过程对应的片层状和板条状阶段及其后续的细化过程,并且由于受到渗碳体和残余奥氏体转变成的马氏体影响,最终得到的铁素体晶粒更细小。成分相近的贝氏体轮轨钢滑动磨损结果与分析表明,贝氏体的耐磨性主要取决于其硬化能力,高的残余奥氏体含量有助于协调表层的塑性变形使表层变形量更大,晶粒更细,以及奥氏体在变形过程中因发生马氏体相变而形成更多的马氏体,两个作用均使表层硬度提高,从而提高耐磨性。
张强[9](2020)在《非对称钢轨廓形优化及其适用性研究》文中指出重载铁路运输在我国货物运输中占据着举足轻重的地位,由于车辆轴重和速度的逐渐提升,导致小半径曲线钢轨磨耗问题日益突出。因此相关学者通过优化钢轨廓形来降低钢轨磨耗速率,但是优化钢轨廓形在实际应用时不能肯定保证线路参数与钢轨廓形优化时的线路参数完全一致,也就不能保证其优化效果。因此有必要进行对优化钢轨廓形在外界参数变化时是否适用的研究。本文的研究内容首先是在特定的线路参数下得到最优钢轨廓形;其次是最优钢轨廓形在线路参数变化之后的适用性研究。首先以钢轨廓形的圆弧参数作为自变量,结合非对称钢轨廓形优化理论和轮轨接触理论确定钢轨廓形的优化圆弧参数范围。其次对圆弧参数抽样得到仿真实验样本,在仿真时考虑车轮踏面和车辆曲线通过速度的随机性影响,将设计周期内金属磨耗速率作为目标值。最后通过BP神经网络对样本的自变量和目标值进行训练得到钢轨廓形优化近似模型,然后利用遗传算法求解钢轨廓形优化模型得到最优钢轨廓形;之后对线路条件参数进行分类,基于控制变量法得到在最优钢轨廓形条件下单一线路条件参数变化下的钢轨金属损失速率变化规律。最后再基于Monte-Carlo模拟实验来通过多次重复模拟实验来确定最优钢轨廓形在面对外界参数随机变化之后的适用概率研究。基于BP神经网络-遗传算法得到了在特定线路条件下的最优钢轨廓形,结果表明相比于标准钢轨廓形,最优钢轨廓形拥有14.8%降低钢轨磨耗速率的优化效果。Monte-Carlo模拟实验结果表明,线路条件参数在允许范围内随机变化的情况下,最优钢轨廓形有80.8%的概率还具有优化效果,其中有36%的概率最优钢轨廓形的优化效果高于14.8%,有44.8%的概率低于14.8%;有19.2%的概率不再具有优化效果。结果表明,实际运用中外界条件参数与钢轨廓形优化时的特定条件参数不一致时,最优钢轨廓形的优化效果很可能达不到预期,甚至会出现负优化的现象。
马敬武[10](2020)在《红柠铁路钢轨磨耗成因分析及防治措施研究》文中研究说明红柠铁路(红柳林至神木西)是国家级能源化工基地一陕北能源化工基地负责煤炭外运任务的一条铁路专用线。地方Ⅰ级单线铁路,限制坡度13‰,最小曲线半径800m,牵引质量5000t,电力牵引(SS4),到发线有效长1050m,接轨许可通道能力45Mt/年。随着运量的急剧增大,特别是2015年神木西方向开行C80重载列车以来,线路设备病害频发,钢轨磨耗、肥边、鱼鳞伤掉块、压溃等病害频繁出现,尤其是曲线地段,车辆运行速度与线形条件不匹配,车体发生横移,轮缘与钢轨侧面发生贴靠,进而引起钢轨的侧面磨耗。钢轨侧磨后对轮轨接触状态有很大影响,更易发生多点接触,恶化行车条件,导致线路设备养修投入持续增大。红柠铁路上发生的钢轨磨耗问题也同样出现在我国其它专用线铁路上,研究其钢轨磨耗成因分析和减磨措施,具有现实意义。本文主要研究了以下问题,具体内容如下:(1)红柠铁路专用线钢轨磨耗仿真计算。建立C80货车—轨道空间耦合动力学模型;利用迹线法得到轮轨接触点,然后计算出轮轨接触间隙和接触斑;再利用有限元计算出轮轨法向应力。(2)利用UM建立3车编组车轨动力学模型,结合Archard磨耗模型,仿真计算钢轨磨耗,在磨耗深度达到0.1mm后,进行钢轨型面的更新并进行下一次的动力学计算,通过与实测磨耗对比分析,进行模型修正。(3)对直线段、缓和曲线段和圆曲线段在轨底坡、缓和曲线长度和超高等因素影响下,分别计算了不同线路条件下的钢轨磨耗。结果表明:直线段随着轨底坡从1/40增加到1/10,磨耗深度形状基本呈马鞍状。缓和曲线段,当轨底坡从1/20逐渐增加到1/10时,外轨轮轨接触形式成为两点接触,区域变窄,轨肩侧磨幅值增大;内轨轮轨接触形式为单点接触,垂磨幅值变化不大;缓和曲线长度的变化,对外轨磨耗的影响比内轨大,外轨磨耗幅值随着缓和曲线长度增大而呈现减小趋势,内轨是先减小后增大。圆曲线段,随着超高的增大,内外钢轨型面变化和磨耗深度分布明显不同,但磨耗深度幅值确在逐渐增大。(4)对运行速度、轮轨摩擦系数在直线段、缓和曲线段和圆曲线段的钢轨磨耗分别进行了计算。结果表明:当车辆运行速度从10km/h增加到60km/h时,圆曲线段内外钢轨型面磨耗变化和磨耗深度分布区域明显不同,内轨垂磨和侧磨均减小,外轨侧磨增加,垂磨区域从内侧轨肩向轨头中心发展,尤其当速度为10km/h时,内轨侧磨达到3.05mm,垂磨0.97mm,分布区域为轨肩和轨头中部,当速度为60km/h时,外轨侧磨达到2.24mm,垂磨0.76mm,明显小于速度为10km/h的内轨磨耗峰值。圆曲线段,当外轨摩擦系数为0.25时,内轨摩擦系数从0.4减小到0.1时,外轨磨耗区域没有变化,内轨磨耗区域从(-12,13)mm扩展到(-12,28)mm,但外轨磨耗深度增大,内轨则先增大后减小,外轨磨耗随着内轨摩擦系数的降低,磨耗变化比较发散。(5)最后根据分析,对红柠铁路K23+030.562K23+902.692里程段,提出调整措施。具体为:缓和曲线段和圆曲线段的轨底坡调整为1/30,圆曲线段的超高调整为30mm,运行速度调整为40km/h,直线段的轮轨摩擦系数调整为0.15。并利用磨耗模型,与改善前的线路条件分别在不同运量下的钢轨磨耗进行了对比。结果表明:改善后的磨耗深度幅值明显小于改善前的磨耗深度幅值,圆曲线最大磨耗深度减小了22%,直线段最大磨耗深度减小了8.7%。且随着运量的增加,改善后的钢轨最大磨耗深度的增幅减小。
二、减缓曲线钢轨侧磨的机理与措施(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、减缓曲线钢轨侧磨的机理与措施(论文提纲范文)
(1)城市轨道交通轨道服役性能劣化机理分析及病害智能检测研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
序言 |
1 引言 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 曲线轨道外轨侧磨 |
1.2.2 钢轨表面波磨成因分析 |
1.2.3 车轮多边形磨耗对钢轨病害影响分析 |
1.2.4 扣件性能劣化及其检测技术 |
1.2.5 轨道病害检测技术 |
1.3 研究内容 |
1.4 论文结构及框架 |
2 钢轨侧磨机理及其磨耗预测 |
2.1 问题陈述 |
2.2 曲线外轨侧磨理论分析 |
2.3 灵敏度分析及预测模型理论基础 |
2.3.1 灵敏度分析 |
2.3.2 预测模型基础理论 |
2.4 钢轨侧磨仿真模型 |
2.5 仿真结果分析及讨论 |
2.5.1 基于侧磨的钢轨磨耗轮廓演变规律 |
2.5.2 曲线外轨侧磨的灵敏度分析 |
2.5.3 曲线外轨侧磨的回归预测分析 |
2.6 现场侧磨数据分析 |
2.7 本章小结 |
3 轨道结构特性对钢轨表面波磨形成机理分析 |
3.1 问题陈述及方法概述 |
3.1.1 钢轨波磨增长预测模型 |
3.1.2 钢轨磨耗叠加模型 |
3.1.3 仿真模型及数据应用 |
3.2 钢轨波磨成因分析 |
3.2.1 钢轨波磨增长函数计算 |
3.2.2 钢轨波磨通过频率与轨道固有振动的关系分析 |
3.3 钢轨波磨发展演化规律仿真分析 |
3.4 钢轨波磨实测案例分析 |
3.5 本章结论 |
4 车轮多边形对钢轨表面波磨形成机理分析 |
4.1 问题陈述 |
4.2 基于车轮多边形的钢轨动力学及磨耗分析 |
4.2.1 基于车轮多边形的轨道系统动力学响应分析 |
4.2.2 基于车轮多边形的钢轨磨耗模型 |
4.2.3 基于车轮多边形的钢轨波磨发展规律 |
4.3 仿真验证结果与讨论 |
4.3.1 轮轨磨耗仿真模型 |
4.3.2 车轮多边形对于钢轨初始波磨的影响 |
4.3.3 车轮多边形对于钢轨现有波磨的影响 |
4.3.4 钢轨波磨减磨措施初探 |
4.4 本章小节 |
5 钢轨扣件疲劳劣化分析及病害智能检测 |
5.1 问题陈述 |
5.2 基于不同轨道条件的扣件振动响应分析 |
5.2.1 钢轨-扣件系统有限元模型 |
5.2.2 轨道曲线参数对于扣件动力学响应的影响分析 |
5.2.3 钢轨波磨对于扣件动力学响应的影响分析 |
5.2.4 扣件弹条疲劳应力分析 |
5.3 扣件弹条的疲劳劣化分析 |
5.3.1 疲劳破坏分析基础理论 |
5.3.2 弹条疲劳损伤模型 |
5.3.3 钢轨波磨对弹条疲劳破坏的影响 |
5.4 基于扣件病害的轮对动力学响应 |
5.4.1 基于扣件病害的钢轨动力学响应 |
5.4.2 基于扣件病害的轮对动力学响应 |
5.5 基于扣件病害的轴箱振动加速度频谱分析 |
5.5.1 车辆-轨道耦合动力学仿真模型 |
5.5.2 基于扣件病害干扰的轴箱振动响应分析 |
5.6 基于深度学习的扣件系统病害自动辨识 |
5.6.1 网络结构设置 |
5.6.2 网络训练结果 |
5.7 本章小结 |
6 轨道病害智能识别与检测 |
6.1 问题陈述 |
6.2 基于轨道病害的车辆-轨道系统动力学仿真 |
6.2.1 钢轨轨面塌陷的仿真模拟模型 |
6.2.2 钢轨波磨的仿真模拟模型 |
6.2.3 钢轨接头的仿真模拟模型 |
6.2.4 钢轨高低焊接不平顺仿真模拟模型 |
6.3 基于时频分析的轨道病害振动响应特征提取 |
6.3.1 钢轨局部塌陷的轴箱振动响应特征分析 |
6.3.2 钢轨波磨的轴箱振动响应特征分析 |
6.3.3 钢轨接头病害的轴箱振动响应特征分析 |
6.3.4 钢轨焊接不平顺的轴箱振动响应特征分析 |
6.3.5 钢轨踏面病害叠加扣件劣化的轴箱振动响应特征分析 |
6.4 基于谱峭度熵的轨道病害脉冲特征提取 |
6.4.1 理论基础 |
6.4.2 基于谱峭度熵的轴箱振动响应分析 |
6.5 轨道病害智能检测方法 |
6.5.1 基于SVM支持向量机的轨道病害检测方法 |
6.5.2 基于串联卷积神经网络深度学习算法的轨道病害智能检测方法 |
6.6 本章小结 |
7 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 创新点 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
附录 A |
索引 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(2)重载铁路钢轨伤损机理及防控措施研究(论文提纲范文)
致谢 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 国内外重载铁路发展现状 |
1.2.1 国外重载铁路的发展现状 |
1.2.2 国内重载铁路的发展现状 |
1.3 钢轨伤损机理研究现状 |
1.3.1 国外钢轨伤损研究 |
1.3.2 国内钢轨伤损研究 |
1.3.3 既有研究不足 |
1.4 铁路钢轨伤损防控措施研究现状 |
1.4.1 钢轨廓形优化及打磨研究 |
1.4.2 钢轨摩擦控制研究 |
1.4.3 既有研究不足 |
1.5 本文的研究内容及创新点 |
1.5.1 主要研究内容 |
1.5.2 创新点 |
2 重载铁路车辆-轨道耦合动力学模型及验证 |
2.1 重载车辆-轨道耦合动力学模型 |
2.1.1 重载车辆动力学模型 |
2.1.2 轮轨接触及蠕滑模型 |
2.1.3 轨道模型 |
2.2 模型验证 |
2.2.1 动力学计算 |
2.2.2 轮轨蠕滑计算 |
2.3 小结 |
3 重载铁路钢轨损伤成因及改善措施研究 |
3.1 重载铁路钢轨伤损特征 |
3.2 轮轨蠕滑产生机理及影响因素分析 |
3.2.1 轮轨蠕滑产生机理分析 |
3.2.2 轮轨蠕滑影响因素分析 |
3.3 钢轨侧磨的成因及改善措施研究 |
3.3.1 钢轨侧磨成因 |
3.3.2 钢轨侧磨改善措施研究 |
3.4 钢轨滚动接触疲劳成因及改善措施研究 |
3.4.1 钢轨滚动接触疲劳成因 |
3.4.2 钢轨滚动接触疲劳减缓措施 |
3.5 小结 |
4 重载铁路钢轨廓形打磨设计研究 |
4.1 重载铁路钢轨廓形伤损及演变过程 |
4.1.1 重载铁路钢轨表面伤损现状 |
4.1.2 重载铁路钢轨廓形演变发展过程 |
4.2 重载铁路钢轨廓形打磨设计理论 |
4.2.1 重载铁路钢轨打磨原则 |
4.2.2 重载铁路钢轨打磨廓形设计理论 |
4.3 重载铁路钢轨廓形打磨设计 |
4.3.1 车轮廓形的采集和分析 |
4.3.2 轮轨静态接触分析 |
4.3.3 轮轨动态接触分析 |
4.4 重载铁路钢轨廓形打磨效果试验分析 |
4.4.1 陇海重载铁路钢轨廓形打磨效果试验 |
4.4.2 京沪重载铁路钢轨廓形打磨效果试验 |
4.4.3 大秦重载铁路钢轨廓形打磨效果试验 |
4.5 重载铁路钢轨性能试验 |
4.5.1 钢轨全断面拉伸试验 |
4.5.2 钢轨全断面冲击试验 |
4.5.3 钢轨残余应力试验 |
4.5.4 钢轨断裂韧性试验 |
4.5.5 钢轨疲劳试验 |
4.5.6 钢轨落锤试验 |
4.6 小结 |
5 重载铁路钢轨摩擦控制研究 |
5.1 钢轨摩擦控制机理 |
5.1.1 轮轨摩擦机理 |
5.1.2 摩擦控制机理 |
5.2 钢轨摩擦控制仿真研究 |
5.2.1 钢轨摩擦控制效果评价方法 |
5.2.2 内外轨对称的钢轨摩擦控制管理 |
5.2.3 内外轨非对称的钢轨摩擦控制管理 |
5.3 钢轨摩擦控制实验研究 |
5.3.1 实验地点 |
5.3.2 涂覆方案设置 |
5.3.3 试验结果 |
5.4 钢轨摩擦控制应用效果 |
5.5 小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(3)高速铁路曲线段钢轨磨耗对列车振动特性影响仿真分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 高速铁路的发展概况 |
1.2.1 国外高速铁路发展概况 |
1.2.2 国内高速铁路发展概况 |
1.3 高速铁路磨耗研究现状 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.4 本文研究方法及内容 |
2 高速铁路轮轨接触理论及动力特性评价指标 |
2.1 轮轨接触几何关系 |
2.2 轮轨切向接触理论 |
2.2.1 Kalker简化理论 |
2.2.2 Kalker线性蠕滑理论 |
2.3 轮轨法向接触理论 |
2.3.1 赫兹接触理论 |
2.3.2 三维非赫兹滚动接触理论 |
2.4 动力特性评价指标 |
2.4.1 车辆运行安全性评价指标 |
2.4.2 车辆运行平稳性评价指标 |
2.4.3 轨道结构动力响应评价指标 |
2.5 本章小结 |
3 高速铁路轮轨磨耗机理及评价指标 |
3.1 轮轨磨损机理 |
3.1.1 疲劳磨损 |
3.1.2 磨粒磨损 |
3.1.3 腐蚀磨损 |
3.1.4 轮缘与钢轨侧磨 |
3.2 磨耗评价指标 |
3.2.1 霍依曼(Heumann)磨耗指数 |
3.2.2 踏面磨耗指数 |
3.2.3 Elkins磨耗指数 |
3.2.4 磨耗功率 |
3.2.5 加拿大磨耗因子 |
3.3 本章小结 |
4 高速列车轮轨耦合动力学模型建立 |
4.1 有限元软件介绍 |
4.2 高速列车轮轨结构模型 |
4.2.1 车辆模型 |
4.2.2 车辆—轨道模型 |
4.2.3 车辆运动方程 |
4.2.4 钢轨运动方程 |
4.3 高速线路轨道不平顺选取 |
4.4 模型验证 |
4.5 本章小结 |
5 高速铁路区间及站端曲线钢轨磨耗预测分析 |
5.1 曲线半径对磨耗影响分析 |
5.1.1 半径对区间曲线的影响 |
5.1.2 半径对站端曲线的影响 |
5.2 超高对磨耗影响分析 |
5.2.1 超高对区间曲线的影响 |
5.2.2 超高对站端曲线的影响 |
5.3 缓和曲线长度对磨耗影响分析 |
5.3.1 缓和曲线长度对区间曲线的影响 |
5.3.2 缓和曲线长度对站端曲线的影响 |
5.4 行车速度对磨耗的影响分析 |
5.4.1 行车速度对区间曲线的影响 |
5.4.2 行车速度对站端曲线的影响 |
5.5 轮轨匹配对磨耗的影响分析 |
5.5.1 轮轨匹配对区间曲线的影响 |
5.5.2 轮轨匹配对站端曲线的影响 |
5.6 本章小结 |
6 高速铁路钢轨不同磨耗状态线路参数对列车振动特性影响分析 |
6.1 钢轨磨耗型面选取 |
6.1.1 区间曲线钢轨磨耗型面 |
6.1.2 站端曲线钢轨磨耗型面 |
6.2 曲线半径对振动特性影响分析 |
6.2.1 半径对区间曲线的影响 |
6.2.2 半径对站端曲线的影响 |
6.3 超高对振动特性的影响分析 |
6.3.1 超高对区间曲线的影响 |
6.3.2 超高对站端曲线的影响 |
6.4 缓和曲线长度对振动特性的影响分析 |
6.4.1 缓和曲线长度对区间曲线的影响 |
6.4.2 缓和曲线长度对站端曲线的影响 |
6.5 行车速度对振动特性的影响分析 |
6.5.1 行车速度对区间曲线的影响 |
6.5.2 行车速度对站端曲线的影响 |
6.6 轮轨匹配对振动特性的影响分析 |
6.6.1 轮轨匹配对区间曲线的影响 |
6.6.2 轮轨匹配对站端曲线的影响 |
6.7 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
(4)重载铁路曲线线路几何参数和运营参数对钢轨磨耗的影响分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外钢轨磨耗研究现状 |
1.2.1 国外钢轨磨耗研究现状 |
1.2.2 国内钢轨磨耗研究现状 |
1.3 本文研究内容与技术路线 |
1.3.1 本文研究内容 |
1.3.2 本文研究技术路线 |
2 车辆-轨道耦合动力学模型 |
2.1 车辆模型 |
2.1.1 车辆系统动力学模型拓扑图 |
2.1.2 车辆运动方程 |
2.1.3 车辆模型建立 |
2.2 轮轨模型 |
2.2.1 钢轨型面 |
2.2.2 车轮踏面 |
2.3 轮轨接触模型 |
2.3.1 轮轨接触几何 |
2.3.2 轮轨滚动接触模型 |
2.4 轮轨磨耗模型 |
2.4.1 轮轨磨耗模型 |
2.4.2 摩擦系数的选择 |
2.5 轨道不平顺模型 |
2.6 本章小结 |
3 重载铁路小半径曲线动力仿真分析 |
3.1 车辆-轨道系统动力学评价指标 |
3.1.1 车辆安全性评价指标 |
3.1.2 车辆平稳性评价指标 |
3.1.3 车轮与轨道动态相互作用评价指标 |
3.1.4 钢轨磨耗评价指标 |
3.2 模型验证 |
3.2.1 动力响应验证 |
3.2.2 车辆临界速度验证 |
3.3 重载铁路小半径曲线动力仿真分析 |
3.3.1 轮轨动力特性分析 |
3.3.2 钢轨磨耗分析 |
3.4 本章小结 |
4 曲线段重载铁路钢轨磨耗影响因素分析 |
4.1 线路几何参数对钢轨磨耗影响分析 |
4.1.1 曲线半径的影响 |
4.1.2 外轨超高的影响 |
4.1.3 轨底坡的影响 |
4.1.4 缓和曲线长度的影响 |
4.1.5 轮轨摩擦系数的影响 |
4.2 运营参数对钢轨磨耗的影响分析 |
4.2.1 运行速度的影响 |
4.2.2 货车轴重的影响 |
4.2.3 货车运量的影响 |
4.3 本章小结 |
5 不同磨耗状态下轮轨动力特性分析 |
5.1 外轨不同侧磨状态下轮轨动力特性分析 |
5.1.1 外轨侧磨工况 |
5.1.2 轮轨动力特性分析 |
5.2 钢轨不同垂直磨耗状态下轮轨动力特性分析 |
5.2.1 钢轨垂磨工况 |
5.2.2 轮轨动力特性分析 |
5.3 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间的研究成果 |
(5)高速铁路动车所咽喉区轨道动力学行为及其控制技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
中文摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 动车所轨道技术应用现状 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 小半径曲线列车通过运行安全性研究现状 |
1.3.2 小号码道岔通过运行安全性研究现状 |
1.3.3 小半径曲线钢轨磨耗研究现状 |
1.3.4 既有研究不足 |
1.4 主要研究内容 |
2 动车所咽喉区轨道动力响应试验研究 |
2.1 测试内容及方法 |
2.1.1 测试方法 |
2.1.2 测试内容与测点布置 |
2.2 动车所小半径曲线动力测试 |
2.2.1 R250m曲线段动力响应 |
2.2.2 车辆类型的影响 |
2.3 动车所小号码道岔动力测试 |
2.3.1 9号道岔动力响应 |
2.3.2 车辆类型的影响 |
2.4 本章小结 |
3 高速动车组车辆-轨道/道岔耦合动力学模型 |
3.1 车辆动力学模型的建立 |
3.1.1 四种车辆参数比较 |
3.1.2 车辆动力学模型 |
3.1.3 车钩缓冲装置动力学模型 |
3.1.4 列车组空间动力学模型 |
3.2 轨道动力学模型的建立 |
3.2.1 柔性轨道模型 |
3.2.2 道岔结构模型 |
3.2.3 轨道不平顺 |
3.3 轮轨接触模型 |
3.3.1 轮轨接触几何关系 |
3.3.2 轮轨多点接触算法 |
3.4 磨耗伤损预测模型 |
3.5 安全性评判指标 |
3.6 仿真模型验证 |
3.7 本章小结 |
4 动车所小半径曲线动力学行为及其控制技术 |
4.1 动车所小半径曲线动力学行为 |
4.1.1 动车所R200反向曲线 |
4.1.2 动车所R250反向曲线 |
4.1.3 动车所R300反向曲线 |
4.2 动车所小半径曲线钢轨磨耗预测 |
4.2.1 R200m小半径曲线 |
4.2.2 R250m小半径曲线 |
4.2.3 R300m小半径曲线 |
4.2.4 R350m小半径曲线 |
4.3 基于动车组技术参数的控制技术 |
4.3.1 动车组类型的影响 |
4.3.2 车轮踏面等效锥度的影响 |
4.3.3 横向定位刚度的影响 |
4.4 基于轨道结构的控制技术 |
4.4.1 钢轨类型的影响 |
4.4.2 钢轨磨耗程度的影响 |
4.4.3 钢轨润滑状态的影响 |
4.4.4 钢轨潮湿状态的影响 |
4.5 本章小结 |
5 动车所道岔区动力学行为及其控制技术 |
5.1 动车所道岔区动力学行为 |
5.1.1 9号道岔的动力学行为 |
5.1.2 12号道岔的动力学行为 |
5.1.3 两种号码道岔响应对比 |
5.2 基于动车组技术参数的控制技术 |
5.2.1 动车组类型的影响 |
5.2.2 横向定位刚度的影响 |
5.3 基于道岔结构类型的控制技术 |
5.3.1 岔区钢轨类型的影响 |
5.3.2 心轨结构类型的影响 |
5.4 动车所道岔区导曲线部位不平顺控制要求 |
5.4.1 9号道岔控制要求 |
5.4.2 12号道岔控制要求 |
5.5 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读博士期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(6)重载铁路曲线钢轨侧磨预测方法研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
序言(前言) |
1 引言 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 本文研究内容、创新点和研究思路 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 创新点 |
1.3.3 技术路线 |
2 重载铁路磨耗预测仿真模型 |
2.1 车辆模型 |
2.2 轮轨接触几何 |
2.3 轮轨滚动接触模型 |
2.4 钢轨磨耗预测模型 |
2.5 模型验证 |
2.6 本章小结 |
3 曲线轮轨接触规律研究 |
3.1 轮轨静态接触分析 |
3.2 接触点位置分析 |
3.3 磨耗功率分析 |
3.4 轮缘贴靠临界速度分析 |
3.5 本章小结 |
4 曲线钢轨侧磨仿真预测研究 |
4.1 单一工况下的钢轨平均侧磨量分析 |
4.2 曲线不同位置处的磨耗量差异分析 |
4.3 本章小结 |
5 曲线钢轨侧磨影响因素研究 |
5.1 不同货车速度的影响分析 |
5.2 不同曲线参数的影响分析 |
5.3 本章小结 |
6 结论 |
参考文献 |
作者简历及攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
学位论文数据集 |
(7)客货混跑线路钢轨打磨廓形优化及磨耗预测(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 前言 |
1.2 国内外现状 |
1.2.1 钢轨打磨技术的研究与应用 |
1.2.2 轮轨廓形优化研究与应用 |
1.2.3 钢轨磨耗问题及磨耗预测 |
1.3 本文研究意义及主要研究思路 |
1.3.1 本文主要研究内容 |
1.3.2 主要研究方法及研究思路 |
第二章 轮轨滚动接触理论及磨耗计算模型 |
2.1 轮轨接触几何特性分析 |
2.1.1 轮轨系统坐标系 |
2.1.2 轮轨接触状态 |
2.1.3 轮轨三维接触几何求解 |
2.2 轮轨接触理论 |
2.2.1 Hertz接触理论 |
2.2.2 Carter二维弹性接触理论 |
2.2.3 Kalker简化理论 |
2.2.4 基于Kalker三维弹性体非Hertz滚动接触理论 |
2.3 磨耗预测理论 |
2.3.1 摩擦功磨耗理论模型 |
2.3.2 Archard磨耗理论模型 |
2.4 本章小结 |
第三章 钢轨廓形描述及其优化 |
3.1 NURBS曲线模型及其性质 |
3.1.1 NURBS曲线定义 |
3.1.2 曲线插补计算于Deboor算法 |
3.1.3 端点斜率控制 |
3.2 钢轨廓形三次NURBS描述方法 |
3.2.1 确定型值点 |
3.2.2 型值点权因子 |
3.2.3 三次NURBS曲线控制点反求算法 |
3.2.4 钢轨廓形参数的确定 |
3.2.5 NURBS曲线构造钢轨的几何特性 |
3.3 钢轨廓形的NURBS拟合方法验证 |
3.4 经济性磨耗钢轨廓形设计模型 |
3.4.1 基本设计原则 |
3.4.2 设计变量确认 |
3.4.3 目标函数 |
3.4.4 约束函数 |
3.5 基于改进遗传算法的钢轨廓形优化计算 |
3.5.1 遗传算法介绍及计算步骤 |
3.5.2 遗传算法参数优化 |
3.5.3 改进遗传算法比较 |
3.6 设计钢轨打磨廓形优化设计流程 |
3.6.1 优化设计流程 |
3.6.2 钢轨打磨廓形优化结果 |
3.7 不同钢轨廓形之间变截面拟合 |
3.7.1 曲面拟合步骤 |
3.7.2 动力学性能分析 |
3.8 本章小结 |
第四章 车辆动力学模型建立 |
4.1 货车动力学模型的建立 |
4.1.1 模型的简化及处理 |
4.1.2 关键部件的非线性建模 |
4.2 客车动力学模型的建立 |
4.3 轨道不平顺 |
4.4 曲线参数及通过车型分析 |
4.5 钢轨磨耗演化过程的型面更新策略 |
4.6 模型验证 |
4.7 动力学指标标准 |
4.7.1 车辆运行平稳性标准 |
4.7.2 车辆运行安全性标准 |
4.8 本章小结 |
第五章 钢轨打磨廓形对机车车辆动力学性能的影响 |
5.1 钢轨打磨廓形对直线动力学性能的影响 |
5.1.1 钢轨打磨廓形对车辆平稳性的影响 |
5.1.2 钢轨打磨廓形对车辆轮轨力的影响 |
5.1.3 钢轨打磨廓形对轮重减载率的影响 |
5.1.4 钢轨打磨廓形对脱轨系数的影响 |
5.2 钢轨打磨廓形对机车车辆曲线动力学性能的影响 |
5.2.1 钢轨打磨廓形对轮轨作用力的影响 |
5.2.2 钢轨打磨廓形对轮重减载率的影响 |
5.2.3 钢轨打磨廓形对曲线脱轨系数的影响 |
5.2.4 钢轨打磨廓形对车辆平稳性系数的影响 |
5.2.5 钢轨打磨廓形对磨耗功率的影响 |
5.2.6 钢轨打磨廓形对轮轨蠕滑的影响 |
5.2.7 钢轨打磨廓形对轮轨接触应力的影响 |
5.3 钢轨打磨廓形对钢轨打磨量的影响 |
5.4 钢轨打磨廓形对轮轨匹配的影响 |
5.4.1 直线工况下的轮轨接触 |
5.4.2 曲线工况下的轮轨接触 |
5.5 钢轨打磨廓形对轮轨磨耗的影响 |
5.5.1 钢轨打磨廓形对直线磨耗的影响 |
5.5.2 钢轨打磨廓形对曲线磨耗的影响 |
5.6 本章小结 |
第六章 基于改进摩擦功原理的钢轨磨耗预测 |
6.1 轮轨接触有限元模型的建立 |
6.1.1 几何模型的建立 |
6.1.2 网格划分及边界条件设置 |
6.1.3 接触属性及材料属性 |
6.1.4 载荷工况 |
6.2 基于有限元摩擦功计算 |
6.2.1 定义摩擦功计算方法 |
6.2.2 摩擦功的简化计算 |
6.3 摩擦功与磨耗量关系的探究 |
6.3.1 接触位置统计 |
6.3.2 磨耗公式中参数的确定 |
6.3.3 累计摩擦功计算及磨耗预测 |
6.4 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 本文总结 |
7.2 论文展望 |
参考文献 |
个人简历在读期间发表的学术论文 |
致谢 |
(8)轮轨材料摩擦磨损过程中组织与性能演变研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 我国铁路运输发展概况 |
1.2 轮轨损伤研究现状 |
1.2.1 磨损问题 |
1.2.2 疲劳问题 |
1.3 轮轨白层研究现状 |
1.3.1 白层的形成机制 |
1.3.2 白层对材料服役性能的影响 |
1.4 轮轨材料发展现状 |
1.4.1 珠光体钢 |
1.4.2 贝氏体钢 |
1.5 选题意义和研究内容 |
1.5.1 选题意义 |
1.5.2 研究内容 |
第二章 试验材料及研究方法 |
2.1 试验材料 |
2.2 试验方法 |
2.2.1 表面局部激光淬火 |
2.2.2 滚动摩擦磨损 |
2.2.3 滑动摩擦磨损 |
2.2.4 磨损失重量统计 |
2.2.5 表面形貌观察及轮廓测试 |
2.2.6 硬度分布测试 |
2.2.7 微观组织结构表征 |
第三章 轮轨服役后表层组织与损伤分析 |
3.1 实际服役ER9车轮 |
3.1.1 踏面 |
3.1.2 轮缘 |
3.2 实际服役U71Mn钢轨 |
3.2.1 踏面 |
3.2.2 轨侧 |
3.3 轮轨表层组织演变规律 |
3.4 表层组织硬化机理分析 |
3.5 相变白层剥离损伤研究 |
3.5.1 局部激光淬火相变白层 |
3.5.2 淬火相变白层在滚动磨损过程中剥离演变研究 |
3.5.3 淬火相变白层剥离过程演变模型 |
本章小结 |
第四章 D1和FCB车轮钢滚动磨损过程中组织及性能演变研究 |
4.1 车轮钢磨损研究 |
4.1.1 磨损性能 |
4.1.2 表面轮廓 |
4.1.3 磨损表面形貌 |
4.1.4 表层组织分析 |
4.1.5 硬度分析 |
4.2 多边形磨损演变规律探讨 |
4.3 多边形磨损形成机理探讨 |
本章小结 |
第五章 典型轮轨材料滑动磨损过程中组织及性能演变研究 |
5.1 U71Mn与AB1钢轨钢在不同滑动磨损条件下组织及性能演变研究 |
5.1.1 磨损性能 |
5.1.2 磨损表面形貌 |
5.1.3 微观组织分析 |
5.1.4 显微硬度分析 |
5.1.5 表层组织演变机理分析 |
5.1.6 滑动磨损条件对磨损性能的影响 |
5.2 不同类型铁素体组织演变研究 |
5.2.1 等轴状铁素体 |
5.2.2 片层状铁素体 |
5.2.3 板条状铁素体 |
5.2.4 不同类型铁素体组织演变规律分析 |
5.3 FCB与AB1贝氏体钢滑动磨损性能对比研究 |
5.3.1 残余奥氏体含量对比分析 |
5.3.2 磨损性能 |
5.3.3 磨损表面形貌 |
5.3.4 表层组织分析 |
5.3.5 剪切应变与显微硬度分析 |
5.3.6 白层形成的影响因素分析 |
5.3.7 贝氏体钢耐磨性对比分析 |
本章小结 |
第六章 结论及创新点 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研成果 |
致谢 |
(9)非对称钢轨廓形优化及其适用性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 研究内容及思路 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究思路 |
第二章 钢轨磨耗仿真计算理论 |
2.1 车辆-轨道动力学模型 |
2.2 轮轨接触理论 |
2.2.1 轮轨接触几何坐标系 |
2.2.2 轮轨接触力学模型 |
2.2.3 非对称钢轨廓形优化理论 |
2.3 钢轨磨耗计算理论 |
2.3.1 Archard磨耗理论 |
2.3.2 磨耗的仿真预测理论 |
2.4 本章小结 |
第三章 特定条件下钢轨廓形优化仿真实验 |
3.1 钢轨磨耗仿真参数 |
3.1.1 曲线参数设置 |
3.1.2 随机因素影响 |
3.2 钢轨廓形自变量的选取 |
3.2.1 钢轨廓形的优化范围和自变量选取 |
3.2.2 钢轨磨耗仿真样本抽样 |
3.3 钢轨廓形优化的设计周期及评价标准 |
3.3.1 钢轨廓形优化的设计周期 |
3.3.2 钢轨廓形优化的评价标准 |
3.4 本章小结 |
第四章 钢轨廓形优化模型的建立与求解 |
4.1 钢轨廓形优化模型的建立 |
4.1.1 基于LM算法改进的BP神经网络 |
4.1.2 神经网络参数的确定 |
4.1.3 优化模型误差分析 |
4.2 钢轨廓形优化模型的求解 |
4.2.1 遗传算法的基本原理 |
4.2.2 优化模型的最优解 |
4.3 钢轨优化廓形分析 |
4.3.1 钢轨优化廓形的打磨量分析 |
4.3.2 优化廓形下的车辆动力学性能分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 优化钢轨廓形的适用性分析 |
5.1 优化钢轨廓形在单一线路参数变化下的磨耗规律分析 |
5.1.1 曲线超高 |
5.1.2 摩擦系数 |
5.1.3 轨底坡 |
5.1.4 轨距 |
5.2 优化钢轨廓形在随机线路参数变化下的适用性分析 |
5.2.1 预测模型的建立与分析 |
5.2.2 模拟实验工况抽取 |
5.2.3 模拟结果分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 论文主要结论 |
6.2 对未来的展望 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
附录A 钢轨廓形优化模型抽样样本 |
附录B 预测模型抽样样本 |
(10)红柠铁路钢轨磨耗成因分析及防治措施研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外轮轨磨耗研究现状 |
1.2.1 国外轮轨磨耗研究现状 |
1.2.2 国内轮轨磨耗研究现状 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.4 本章小结 |
2 车辆—轨道模型和轮轨接触模型 |
2.1 车辆模型 |
2.1.1 Hamilton原理介绍 |
2.1.2 车辆系统运动方程建立 |
2.2 轨道模型 |
2.2.1 梁单元能量方程原理介绍 |
2.2.2 轨道系统运动方程建立 |
2.3 车辆—轨道模型方程 |
2.4 轮轨接触模型 |
2.4.1 轮轨型面拟合 |
2.4.2 轮轨法向接触 |
2.4.3 轮轨切向接触 |
2.4.4 轮轨接触间隙 |
2.4.5 轮轨接触斑 |
2.4.6 轮轨法向接触应力 |
2.5 本章小结 |
3 基于线形的钢轨型面磨耗仿真分析 |
3.1 建立钢轨型面磨耗仿真模型 |
3.1.1 建立车轨动力学仿真模型 |
3.1.2 建立磨耗模型 |
3.1.3 模型验证 |
3.2 钢轨磨耗仿真计算 |
3.2.1 直线段磨耗计算 |
3.2.2 缓和曲线段磨耗计算 |
3.2.3 圆曲线段磨耗计算 |
3.3 其他参数对钢轨磨耗影响 |
3.3.1 运行速度 |
3.3.2 轮轨摩擦系数 |
3.4 本章小结 |
4 红柠铁路钢轨磨耗防治措施 |
4.1 轨道几何参数 |
4.2 其他措施 |
4.2.1 运行速度 |
4.2.2 轮轨摩擦系数 |
4.3 本章小结 |
5 结论与展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 A 实际线形参数 |
附录 B C80建模参数 |
附录 C 改善前后线形参数 |
攻读学位期间的研究成果 |
四、减缓曲线钢轨侧磨的机理与措施(论文参考文献)
- [1]城市轨道交通轨道服役性能劣化机理分析及病害智能检测研究[D]. 尹贤贤. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]重载铁路钢轨伤损机理及防控措施研究[D]. 郭战伟. 北京交通大学, 2021(02)
- [3]高速铁路曲线段钢轨磨耗对列车振动特性影响仿真分析[D]. 王国江. 兰州交通大学, 2021(02)
- [4]重载铁路曲线线路几何参数和运营参数对钢轨磨耗的影响分析[D]. 韦少东. 兰州交通大学, 2021(02)
- [5]高速铁路动车所咽喉区轨道动力学行为及其控制技术研究[D]. 李浩. 北京交通大学, 2020(06)
- [6]重载铁路曲线钢轨侧磨预测方法研究[D]. 陈鹏. 中国铁道科学研究院, 2020(01)
- [7]客货混跑线路钢轨打磨廓形优化及磨耗预测[D]. 胡伟豪. 华东交通大学, 2020(05)
- [8]轮轨材料摩擦磨损过程中组织与性能演变研究[D]. 陈煜达. 大连交通大学, 2020(05)
- [9]非对称钢轨廓形优化及其适用性研究[D]. 张强. 石家庄铁道大学, 2020(04)
- [10]红柠铁路钢轨磨耗成因分析及防治措施研究[D]. 马敬武. 兰州交通大学, 2020(01)