国家自然科学基金(51105318)
- 作品数：12 被引量：223H指数：9
- 相关作者：金学松温泽峰李伟吴磊王衡禹更多>>
- 相关机构：西南交通大学南车青岛四方机车车辆股份有限公司天津铁道职业技术学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金长江学者和创新团队发展计划国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：交通运输工程机械工程更多>>
- 地铁钢轨波磨演化过程中的特性分析被引量：12
- 2018年
- 调查分析了广州某条地铁线路轨道短波长钢轨波磨现象形成原因。首先,现场测试了线路钢轨波磨状态,对比分析了采用相同车辆结构和运营条件的另一条地铁线路钢轨波磨特征的差异。然后,基于地铁轮对-轨道高频相互作用线性理论和钢轨磨损理论,建立了钢轨波磨频域分析模型。最后,基于力锤敲击测试方法获得了轨道结构动态特性,利用钢轨波磨频域模型计算分析了地铁车辆通过半径800 m曲线时的钢轨磨损率特征。结果表明:(1)地铁线路采用的GJ-III型减振扣件和DTVI型普通扣件长轨枕轨道在大半径(大于等于800 m)曲线均出现了30~40 mm波长钢轨波磨现象,其产生不是由轮对固有模态特性所致。(2)当车辆以90 km/h速度运行时,仿真获得的轨道钢轨磨损率在1030~1130 Hz和620~840 Hz范围表现最大,易萌生22~24 mm和28~40 mm波长波磨;仿真结果与现场测量的钢轨波磨特征吻合。(3)轨道垂向位移导纳值在620~840Hz高频段表现低是导致该地铁线路出现30~40 mm短波长波磨的主要原因。
- 李伟温泽峰王衡禹赵鑫王鹏
- 关键词：地铁频域
- 地铁扣件Ⅲ型弹条失效有限元分析被引量：36
- 2015年
- 为了分析地铁扣件III型弹条的断裂原因,建立了详细的扣件系统有限元模型,研究了Ⅲ型弹条不同安装状态和弹程对其扣压力和应力的影响。结果表明,弹条中肢插入铁垫板孔长度在69 mm^76 mm时,对弹条的扣压力影响很小,但对弹条最大等效应力影响比较大;同时,随着弹条中肢插入铁垫板插孔长度的增加,弹条后端与铁垫板的接触状态由线接触转化为多点接触,使得弹条后端圆弧与铁垫板端部发生挤压,产生局部应力集中。随着列车的反复通过,弹条在应力集中处容易萌生裂纹,最终裂纹扩展导致弹条发生疲劳断裂。数值分析结果与现场多数弹条断裂破坏位置相吻合。在线路运营维护中,应将弹条后端圆弧与铁垫板端部的距离严格控制在8 mm^10 mm内。
- 尚红霞温泽峰吴磊李伟张树峰金学松
- 关键词：应力有限元法
- 地铁钢轨波磨对车辆和轨道动态行为的影响被引量：33
- 2015年
- 采用钢轨波磨测量仪测量了钢轨波磨特征,采用加速度和位移传感器测量了钢轨打磨前后车辆和轨道零部件的振动加速度,分析了钢轨波磨对车辆和轨道零部件振动的影响,建立了车辆-轨道耦合动力学模型,研究了钢轨波磨对轮轨相互作用力的影响,确定了钢轨打磨限值。研究结果表明：钢轨波磨主波长为30-40mm,次波长为16mm;钢轨轨头和弹条在650-800Hz的振动和轴箱在670-800Hz的振动与30-40mm波长对应的车辆通过振动行为一致,因此,短波钢轨波磨导致地铁车辆和轨道零部件振动过大,是车辆一系钢弹簧和轨道扣件弹条疲劳断裂的主要原因;钢轨打磨可以有效解决疲劳断裂问题,打磨前钢轨轨头、弹条、轨枕和道床振动加速度均方根分别为243.4、309.3、17.1、2.6m·s^-2,打磨后振动加速度均方根下降为51.5、8.8、1.5、0.5m·s^-2;轮轨垂向力和横向力均对钢轨波磨波长非常敏感,当钢轨波磨波深为0.1mm时,35、80mm波长对应的轮轨垂向力分别为307、109kN,横向力分别为56、25kN;当车辆运营速度为90-120km·h^-1时,根据轮重减载率限值标准,35mm波长钢轨波磨波深为0.05-0.08mm,根据轮轨垂向力限值标准,35mm波长钢轨波磨波深为0.03-0.06mm,建议30-40mm短波钢轨波磨波深达到0.05mm时进行打磨处理。
- 李伟曾全君朱士友樊嘉峰金学松
- 关键词：地铁车辆-轨道耦合动力学钢轨打磨
- 曲线轨道参数对直线电动机地铁车辆曲线通过性能的影响被引量：2
- 2017年
- 基于铁道车辆-轨道耦合动力学理论,建立考虑轮轨力、直线电动机感应线圈和感应板之间电磁力两种耦合关系的地铁车辆-板式轨道耦合系统动力学模型。模型包括车辆子系统、板式轨道子系统和直线电动机子系统三个部分。运用该动力学模型,研究曲线参数对车辆曲线通过性能的影响。分析结果表明:曲线半径、外轨超高和行车速度共同影响车辆曲线通过性能,车辆曲线通过为平衡状态时,整体曲线通过性能达到最佳;基于安全性的角度,应尽量避免车辆曲线通过处于欠超高状态;轨距加宽处于合理的范围可以提高车辆的曲线通过性能。
- 熊嘉阳曹亚博肖新标温泽峰金学松
- 关键词：车辆-轨道耦合动力学
- 轮轨纵向几何不平顺对直线电机地铁车辆动态行为的影响被引量：6
- 2015年
- 为研究直线电机地铁车辆系统在轮轨几何不平顺激振作用下的动态行为,基于车辆-轨道系统耦合理论,建立了考虑直线电机子系统的地铁车辆-轨道耦合系统动力学模型.应用该模型研究了车轮非圆化、钢轨焊接接头几何不平顺以及钢轨波磨对车辆和直线电机系统的振动响应、轮轨作用力及车辆稳定性等特性的影响.研究结果表明,几何不平顺中长波（大于1 m）影响气隙波动,短波（小于1 m）造成轮轨剧烈冲击振动,需特别注意钢轨焊接接头,其可使轮轨作用力增大1.5倍,气隙降低2～3 mm,轮轨甚至发生分离。
- 熊嘉阳曹亚博吴磊杜星肖新标金学松
- 关键词：直线电机车辆钢轨焊接接头钢轨波磨
- 不同轨底坡下地铁车辆轮轨型面匹配的静态接触分析被引量：21
- 2015年
- 为研究我国地铁车辆常用的LM、S1002和DIN5573型面与60kg/m（CHN60）钢轨在不同轨底坡下的轮轨匹配关系,利用轮轨接触几何关系和轮轨非赫兹滚动接触理论,分析轨底坡对轮轨接触几何参数和轮轨接触力学特性的影响,从静力学分析的角度提出地铁车轮型面的最优轨底坡匹配.计算结果表明：1/20轨底坡下LM型面最大接触压力、等效应力和剪切应力等参数远小于现行的1/40轨底坡,直线段最优轨底坡为1/20,曲线段采用1/40轨底坡利于车辆的曲线通过,降低轮轨磨耗;S1002型面最大接触压力、等效应力和剪切应力等参数随轨底坡的减小而减小,轨底坡为1/40时轮轨型面匹配较优;DIN5573型面在轨底坡小于1/25时轨底坡对轮轨接触特性的影响较小,轨底坡在1/40-1/30范围内轮轨型面匹配较优.
- 陶功权温泽峰陆文教金学松
- 关键词：轨底坡接触应力蠕滑力
- 直线电动机地铁线路感应板安装公差研究
- 2013年
- 直线电动机地铁线路的感应板安装公差是影响转向架下直线电动机感应线圈与道床上感应板间作用距离(电动机气隙)的一个重要参数,采用铁道车辆-轨道耦合系统动力学理论,建立直线电动机地铁车辆-轨道耦合系统动力学模型,调查感应板安装公差的车辆动力学性能影响。在动力学模型中,采用多刚体模拟车辆系统,其由车体、构架、轮对和感应线圈构成,它们之间的连接构件用等效线性弹簧阻尼单元模拟;把轨道系统考虑为柔性结构,包括钢轨、轨道板及道床上表面的感应板,钢轨与轨道板、感应板与轨道板间的连接装置被简化为等效的线性弹簧阻尼单元。应用上述模型,研究在轨道线路不平顺激励作用下,直线电动机不同气隙初始值与感应板安装公差之间的关系。分析直线电动机地铁车辆运行过程中的轮轨力、脱轨系数和电动机气隙的变化规律。
- 熊嘉阳吴磊曹亚博李伟邓铁松
- 关键词：直线电动机感应板
- 地铁车辆车轮多边形的机理分析被引量：49
- 2013年
- 调查分析某地铁车辆车轮多边形磨损的产生机理。通过现场测试和数值仿真对地铁车辆车轮多边形磨损来源进行调查分析。根据车轮多边形的特征,对车辆零部件和轨道系统关键部件的固有特性进行测试分析,尤其对轮对模态进行数值计算和试验验证。现场测试和数值计算结果初步表明,车辆轮对的一阶弯曲共振频率与车轮多边形的通过频率相近,车辆运行时轮轨表面不平顺激发了轮对的一阶弯曲共振,是导致车轮多边形磨损的主要原因。为验证车辆轮对一阶弯曲共振对车轮多边形磨损现象的影响,对车辆轮对轮轴进行加粗改造,并进行现场运营试验和跟踪测试分析,结果发现轮对轮轴加粗可以有效地减缓轮对一阶弯曲共振导致的车轮多边形磨损现象。
- 李伟李言义张雄飞温泽峰吴磊邓铁松金学松
- 关键词：地铁车辆轮对多边形磨损
- 不同轨底坡下地铁车辆轮轨型面匹配的动力学分析被引量：12
- 2016年
- 为了研究我国地铁车辆车轮踏面常用的LM、S1002和DIN5573型面与60 kg/m（CHN60）钢轨在不同轨底坡下的动力学性能,建立了某B型地铁车辆动力学模型,详细分析了该车辆采用3种不同车轮型面时轨底坡对车辆运动稳定性、曲线通过性能以及车轮磨耗和滚动接触疲劳的影响,从动力学分析的角度提出地铁车轮型面的最优轨底坡匹配.计算结果表明,轨底坡对LM型面的运动稳定性影响较小,采用现行的1/40轨底坡时车辆具有相对较优的曲线通过性能,有利于减缓车轮的磨耗和滚动接触疲劳.轨底坡对S1002型面的临界速度影响较大,轨底坡由1/30增大至1/25时临界速度出现明显突变,由228 km/h降至171 km/h,轨底坡小于1/30后车辆的综合动力学性能相对较优.DIN5573型面在轨底坡小于1/30时具有相对较优的动力学性能,轨底坡在1/40~1/30范围内轮轨型面匹配较优.
- 陶功权温泽峰陆文教金学松
- 关键词：轨底坡动力学性能车轮磨耗滚动接触疲劳
- 地铁钢轨一种波磨机理的调查分析被引量：39
- 2013年
- 通过现场观察、试验和数值分析方法对某地铁线路出现的一种钢轨波磨机理进行调查。该钢轨波磨在'科隆蛋(Cologne)'扣件轨道结构的直线和曲线段均有发生,其显著波磨波长(主波波长)为40～50 mm,次波波长约为20 mm和200 mm。通过钢轨不平顺测试和力敲击试验对现场钢轨波磨特征与轨道结构特性的关系进行调查;通过利用有限元软件ABAQUS建立轨道结构的三维实体数值分析模型,计算分析轨道结构的动态特性与钢轨波磨特征之间的关系,轨道特性的数值计算结果与现场测试结果基本吻合。计算结果表明,'科隆蛋'扣件轨道的钢轨波磨产生与该轨道结构的垂向弯曲振动特性密切相关,不同扣件刚度和阻尼下轨道共振特性对钢轨波磨产生的影响较大。
- 李伟杜星王衡禹吴磊李霞温泽峰金学松
- 关键词：钢轨波磨轨道板动态特性有限元法
