自行式集装箱拖车防滑控制系统仿真分析

为了防止自行式集装箱拖车可能出现的打滑现象,对电力拖车制动防滑控制系统进行了仿真研究。根据轮轨粘着特性,建立了电力拖车减速过程的动力学模型。依据直接蠕滑速度防滑控制方法,分别设计了门限控制器和模糊控制器。仿真结果表明：采用防滑控制方法可以有效地抑制驱动轮过度滑移甚至抱死,模糊控制与门限控制相比,能更平滑地调节制动力矩,更好地将蠕滑率控制在期望值附近。     

水油介质下研磨子对轮轨增黏与损伤影响

利用滚动磨损试验机开展轮轨黏着试验,研究水油介质下研磨子对轮轨增黏与损伤行为的影响。结果表明:水油介质下研磨子具有明显轮轨增黏作用,其增黏效果随施加压力的增加而增大,相同压力作用时油介质下研磨子的轮轨增黏效果更佳;水油介质下施加研磨子会加重轮轨试样的磨损,随压力增加轮轨试样磨损量呈增加趋势;水油介质下研磨子对轮轨试样表面损伤具有较大影响作用,增加压力会加重轮轨试样的表面损伤和塑性流动;随施加压力增加,水介质下轮轨试样损伤从轻微磨损向明显的表面剥离损伤转变,油介质下轮轨试样损伤从轻微点蚀转变为明显的表面疲劳损伤。     

基于轮轨法向间隙的车轮踏面优化方法

为了寻求基于目标的铁路车辆车轮踏面数值优化技术,开发一种考虑轮轨法向间隙参数的车轮踏面优化方法。利用该方法优化我国高速列车车轮LMa型面。并发现优化后的LMa车轮和CHN60钢轨滚动接触接触时,轮轨界面之间具有较好的“共形”特性,这样能有效降低轮轨接触应力以达到降低滚动接触疲劳目的。并用车辆轨道耦合动力学理论分析优化的车轮型面对车辆动态特性的影响。数值结果表明,在不降低车辆动力学性能的情况下,此方法可以有效改善轮轨接触点对分布,降低轮轨接触应力。     

CL60车轮表面气体软氮化对轮轨滚动接触条件下界面黏着与表面损伤的影响

在轮轨滚动接触疲劳/磨损试验台上开展了CL60车轮表面气体软氮化对轮轨滚动接触疲劳和表面磨损行为的影响研究,对比分析了车轮表面气体软氮化对轮轨表面损伤的作用机理。结果表明:表面氮化处理可使车轮表面依次形成约3μm～5μm厚均匀致密的白亮层和约20μm后的扩散层;车轮表面氮化处理后,干态下轮轨间黏着系数降低了11. 7%、水态下降低了18. 4%,但氮化处理仍可保持轮轨间较高的黏着系数,可以避免车轮打滑等现象的发生;渗氮处理不仅明显提高了车轮表面的耐磨性,而且也有效降低了钢轨试样的磨损,其磨损量分别减小了58. 05%和10. 77%。简言之,车轮渗氮处理有效降低了轮轨系统的综合磨耗,提高了车轮材料的滚动接触疲劳抗力。该方法有望应用于实际,从而有效提高轮轨系统的服役寿命、减缓重载条件下轮轨材料的损伤。     

列车牵引粘着控制及其仿真

列车在牵引工况下,如果轮轨间相对滑动速度超过最佳相对滑动速度,车轮就会打滑甚至空转,损伤车轮和轨道.为避免这种现象的产生,建立轮轨牵引力矩传递的简化模型,利用干扰观测器对粘着系数以及车辆速度进行估计,运用递归最小二乘法预测切线力系数与相对滑动速度曲线的斜率,以判断当前状态是否滑动,采用模糊PID控制算法对系统进行控制.仿真结果表明,这种方法能够有效地使切线力系数保持在最大值附近,使相对滑动速度保持在最佳值附近,防止因车轮打滑而损伤轮轨,达到了期望的控制效果.     

基于模糊控制理论的ABS仿真研究

根据ABS控制系统的组成,在认真总结了已有文献模糊控制方法的基础上,通过分析比较建立了适宜的模糊控制规则,进行了模糊控制器的设计.结合1/4车轮的ABS数学模型,在MATLAB/Simulink环境下构建完成了仿真系统.对30km/h的中低速、90km/h和140km/h高速行驶情况下的紧急制动过程进行了仿真研究,通过和没有ABS车辆的比较研究证明,所建立的模糊控制策略可以有效的缩短制动距离和时间,提高车辆行驶的安全性.     

铁道车辆车轮非圆化磨耗形成机理及控制措施研究进展

车轮非圆化磨耗是铁道车辆常见的一种车轮磨耗形式,对车辆的振动、噪声、乘坐舒适性和运行安全性均具有较大影响.介绍车轮非圆化的表现形式,总结国内外轮轨轨道交通车辆运营中出现的车轮非圆化磨耗现象.重点总结车轮非圆化磨耗的形成机理,根据车轮非圆化磨耗形成原因的不同将其分成三大类:由车轮初始缺陷引起的非圆化;由车辆-轨道固有振动引起的非圆化;由踏面制动时闸瓦与车轮间热弹性失稳引起的非圆化.回顾车轮非圆化磨耗仿真的研究历程,指出当前车轮非圆化磨耗研究面临的难点和挑战.对车轮非圆化磨耗的控制措施进行总结,重点讨论改善车轮镟修质量、利用闸瓦或研磨子修复车轮非圆化这两个最主要措施.探讨针对车轮非圆化磨耗亟需开展的研究,可为车轮非圆化磨耗机理的研究和控制措施的选用与实施提供参考.     

不同介质作用下轮轨粘着特性研究

利用MMS-2A型微机控制摩擦磨损试验机开展介质工况下的轮轨粘着特性试验,研究干态、水、油、砂、树叶等介质对轮轨粘着系数的影响。结果表明:不同介质工况下的轮轨粘着系数明显不同,干态下轮轨粘着系数最大,油水介质下粘着系数最小,加水和油将显著降低轮轨粘着系数,且油介质下的轮轨粘着系数明显小于水介质下的粘着系数;随环境湿度增加轮轨粘着系数明显降低,当湿度从20%增加到100%时,粘着系数将降低约17%;干态和油水介质下,随轴重增加轮轨粘着系数呈明显增加趋势;轮轨接触面间加入新鲜树叶后粘着系数将降低,树叶与水共同作用下的轮轨粘着系数最小;通过撒砂能提高水油介质工况下的轮轨粘着系数,但会加剧轮轨试样表面损伤,导致剥落损伤出现。     

轮轨材料匹配摩擦学试验研究

根据赫兹接触理论,使用MMS-2A微机控制摩擦磨损试验机对3种含碳量不同的车轮材料分别与U71Mn热轧钢轨进行匹配试验,研究其磨损与接触疲劳性能并进行微观形貌分析.结果表明:车轮钢材料的耐磨性与硬度成正比;随着轮轨材料硬度比增大,磨损机制由黏粘着和疲劳磨损转变为磨粒磨损.     

旋转对阻尼车轮降噪效果的影响分析

轮轨噪声是铁路噪声的主要组成部分,而车轮辐射噪声是轮轨噪声的重要来源.因此,开发低噪声车轮是降低铁路噪声的重点之一.以我国某直辐板高速列车车轮为基体,设计9种阻尼车轮,利用2.5维有限元法和2.5维声学边界元法考虑车轮旋转对包括标准车轮在内的共10种车轮进行振动声辐射计算.研究结果表明,在径向轮轨力激励下,考虑车轮旋转得到的车轮辐射声功率级总是大于未考虑旋转时的结果,最大相差3.55 dBA,并且是否考虑车轮旋转甚至会得到相反的降噪结论;约束阻尼车轮的最佳降噪效果要优于自由阻尼车轮的最佳降噪效果;对于相同形式的约束阻尼车轮,采用钢质约束层的降噪效果要优于铝质约束层;在车轮辐板单侧粘贴3 mm厚的钢质约束层和3 mm厚的阻尼层时降噪效果最好,且在辐板内、外侧粘贴效果相当,总的降噪效果达4.3 dBA;约束阻尼层主要是通过抑制单位轮轨力下车轮的1节圆模态振动在发挥降噪作用,而所引起的轮轨力变化发挥的作用有限.