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现代有轨电车因为其节能,环保,成本低廉等特性受到越来越多的城市青睐,近年来我国现代有轨电车工程呈现大规模,高速度的发展态势。现代有轨电车的轨道是地面敷设,多采用低地板车辆结构和槽型钢轨,且独立旋转车轮在低地板车辆结构中大量运用。现代有轨电车线路曲线半径小、坡度大、车辆启制动频繁,增加了槽型轨磨耗程度,槽型轨磨耗的程度直接影响槽型轨的使用寿命和有轨电车的运行安全,因此本文针对现代有轨电车钢轨磨耗问题进行了研究。
本文建立了磨耗计算模型:包括考虑了独立旋转车轮的现代有轨电车车辆-轨道耦合动力学计算模型,基于槽型轨多点接触特性的轮轨接触模型及Archard材料磨损模型;结合以上模型总结了小半径曲线上前、后缓和曲线段及圆曲线段钢轨的磨耗特性并现场实测数据进行验证;提出计算钢轨磨耗量相对影响程度值P方法,定量对比分析了线路因素、轨道因素、车辆因素对钢轨磨耗的影响程度及相对大小。结果表明:
(1)列车小半径曲线通过时,车轮轮背与槽型轨护轨处会发生接触,导致槽型轨护轨产生磨耗。
(2)列车小半径线路上通过时,圆曲线段和后缓曲线段钢轨磨耗量远大于前缓和曲线段,而其中又以缓和曲线段钢轨磨耗更为严重。钢轨轨顶面位置磨耗以圆曲线段和后缓和曲线上最为严重,轨距角位置磨耗则以圆曲线段和后缓和曲线最为严重;护轨位置磨耗以后缓和曲线段最为严重;对比内外轨磨耗量,内轨以轨距角位置磨耗最为严重,外轨轨顶面和轨距角位置磨耗量基本相当。
(3)内外侧钢轨磨耗量随通过次数的增加而增加,发展速度逐渐变慢,直至稳定。
(4)曲线半径、曲线超高、轮轨摩擦系数、钢轨轨底坡、车辆轴重及车辆运行速度等因素均会对钢轨磨耗产生影响,内外轨磨耗量受影响程度总体相当。对于内轨,摩擦系数改变对其磨耗影响程度最大,钢轨轨底坡次之,曲线超高再次之,其余各因素影响程度基本接近;对于外轨,摩擦系数改变对其磨耗影响程度最大,曲线半径和车辆运行速度改变对其磨耗影响程度最小,其余各因素影响程度基本接近。
本文建立了磨耗计算模型:包括考虑了独立旋转车轮的现代有轨电车车辆-轨道耦合动力学计算模型,基于槽型轨多点接触特性的轮轨接触模型及Archard材料磨损模型;结合以上模型总结了小半径曲线上前、后缓和曲线段及圆曲线段钢轨的磨耗特性并现场实测数据进行验证;提出计算钢轨磨耗量相对影响程度值P方法,定量对比分析了线路因素、轨道因素、车辆因素对钢轨磨耗的影响程度及相对大小。结果表明:
(1)列车小半径曲线通过时,车轮轮背与槽型轨护轨处会发生接触,导致槽型轨护轨产生磨耗。
(2)列车小半径线路上通过时,圆曲线段和后缓曲线段钢轨磨耗量远大于前缓和曲线段,而其中又以缓和曲线段钢轨磨耗更为严重。钢轨轨顶面位置磨耗以圆曲线段和后缓和曲线上最为严重,轨距角位置磨耗则以圆曲线段和后缓和曲线最为严重;护轨位置磨耗以后缓和曲线段最为严重;对比内外轨磨耗量,内轨以轨距角位置磨耗最为严重,外轨轨顶面和轨距角位置磨耗量基本相当。
(3)内外侧钢轨磨耗量随通过次数的增加而增加,发展速度逐渐变慢,直至稳定。
(4)曲线半径、曲线超高、轮轨摩擦系数、钢轨轨底坡、车辆轴重及车辆运行速度等因素均会对钢轨磨耗产生影响,内外轨磨耗量受影响程度总体相当。对于内轨,摩擦系数改变对其磨耗影响程度最大,钢轨轨底坡次之,曲线超高再次之,其余各因素影响程度基本接近;对于外轨,摩擦系数改变对其磨耗影响程度最大,曲线半径和车辆运行速度改变对其磨耗影响程度最小,其余各因素影响程度基本接近。