道岔区轮轨接触几何关系研究_任尊松
不同车轮型面对地铁道岔区轮轨静态接触行为的影响
第51卷第9期2020年9月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University(Science and Technology)V ol.51No.9Sep.2020不同车轮型面对地铁道岔区轮轨静态接触行为的影响陈嵘，丁晔，陈嘉胤，王雪彤，徐井芒，王平(西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室，四川成都，610031)摘要：为了研究不同车轮型面对地铁9号道岔转辙器区的轮轨静态接触行为的影响，基于经典迹线法求解轮轨接触几何关系，利用三维非赫兹滚动接触理论分析接触力学特性，分析接触点对分布、道岔转辙器结构不平顺、轮轨接触几何参数和轮轨接触斑的形状、面积及最大法向接触应力等。
数值计算中，考虑轮背距为1353mm的LM和DIN5573以及轮背距为1358mm的S1002这3种车轮型面，从静力学分析的角度提出地铁道岔区的最优车轮型面。
研究结果表明：DIN5573车轮过岔接触点对分布较集中，结构不平顺幅值较小，直向过岔时轮对的稳定性较好但接触力学特性较差；S1002车轮侧向过岔通过能力较强，接触力学特性良好，但轮对向尖基轨侧横移时较易发生轮缘接触，轮轨表面易产生疲劳伤损；LM车轮综合匹配性能最好。
关键词：轮轨型面；转辙器；等效锥度；接触斑；轮缘接触中图分类号：U211.5文献标志码：A文章编号：1672-7207（2020）09-2624-10Influence of different wheel tread on static wheel-rail contactbehavior in subway turnout areaCHEN Rong,DING Ye,CHEN Jiayin,WANG Xuetong,XU Jingmang,WANG Ping(Key Laboratory of High-speed Railway Engineering,Ministry of Education,Southwest Jiaotong University,Chengdu610031,China)Abstract:In order to study the influence of different wheel tread on the static wheel-rail contact behavior in the switch area of No.9turnout in the subway,the contact geometry relationship between wheel and rail was solved based on the classic track line method,and the contact mechanical characteristics were analyzed by using the3D non-Hertz rolling contact theory.The content of the analysis included the contact point of distribution,the structural irregularity in the turnout switch,wheel-rail contact geometry parameters and the shape of the wheel-rail contact patch,contact area and maximum normal stress,etc.In the simulation,different wheel profiles,such as LM and DIN5573whose wheel back distances are1353mm and S1002whose wheel back distance is1358mm, were considered.The optimum wheel tread in subway turnout area were proposed from the point of statics analysis.The results show that when DIN5573wheel passes through the turnout,the distribution of its contact point pairs is more concentrated and the amplitude of the irregularity in the turnout switch is smaller.When it DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.09.028收稿日期：2019−09−10；修回日期：2020−06−05基金项目(Foundation item)：国家重点研发计划项目(2017YFB1201100)(Project(2017YFB1201100)supported by the National Key Research&Development Program of China)通信作者：徐井芒，博士，副教授，从事铁路道岔轨道结构与轨道动力学研究；E-mail:******************第9期陈嵘，等：不同车轮型面对地铁道岔区轮轨静态接触行为的影响passes through the turnout in the straight route,the wheelset has good stability but poor contact mechanical properties.The S1002wheel has a stronger passing capacity through the turnout in the lateral direction and good contact mechanical properties.However,when the wheelset moves to the switch rail and the stock rail side in the transverse direction,the flange contact is more likely to occur,and the wheel-rail surface is prone to fatigue damage.The LM wheel has the best overall matching performance.Key words:wheel-rail profile;switch;equivalent conicity;contact patch;flange contact随着我国社会经济的繁荣以及城市化进程的加快，城市人口数量剧增，近年来，我国高速铁路与城市轨道交通得到了较快的发展，并受到人们的持续关注，合理的轮轨型面匹配对保证行车安全、改善车辆运行平稳性、降低轮轨接触应力和轮轨磨耗、提高轮轨疲劳寿命等具有重要意义。
道岔区轮轨接触几何关系研究
道岔区轮轨接触几何关系研究
一、研究背景
轮轨接触是车辆运行过程中的特定形体的接触，它不仅是影响行车安全的关键组成部分，也是影响行车安全最重要的影响因素之一。
除了传统轮轨接触几何形状法则，还有一种最新的技术——道岔区轮轨接触几何关系研究。
道岔区轮轨接触几何关系的研究是一种基于复杂几何形状的多参数优化技术，其设计理念是将现有轨道设计概念和统计技术相结合，在满足技术要求的前提下，确定道岔区轮轨接触几何形状以实现最佳的接触比例。
现有的道岔区轮轨接触几何关系研究探讨了轮轨接触在道岔区
中的应用，通过建立模型，可以精准的估算出车轨道的物理参数，从而实现道岔区轮轨接触的最佳比例。
二、研究内容
通过系统地研究道岔区轮轨接触几何关系，包括：
1. 分析轨道设计的技术要求，建立精确准确的模型，从而精准计算出道岔区轮轨接触几何关系。
2. 分析不同轨距设计的轨距设计原则，根据道岔区轮轨接触几何关系的变化，确定最佳的轨距设计。
3. 研究轨距设计的影响因素，如道岔几何关系、轨轮几何关系等，实现最佳接触比例。
4. 对不同轨距设计方案的作用进行模拟和实验验证，以确保接触比例的有效性。
5. 针对不同现场实际情况，模拟和统计相关数据，以确定道岔区轮轨接触最佳的几何关系。
三、研究结论
通过本研究，可以得出以下结论：
1. 通过精确的计算和分析，可以估算出道岔区轮轨接触几何关系的最佳数值，从而实现最佳的接触比例；
2. 不同轨距设计的选择会对道岔区轮轨接触几何关系产生显著影响，在设计时应根据实际情况进行合理选择；
3. 通过模拟和实验验证，可以确保车轨道接触的安全性和可靠性。
轮轨与轮轮接触几何计算研究
Ａｎ ｌ ｓ ｓ ａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｗｉｃ ｅ ｈｅ ｎｅ ａ ｙ ｉ ｎｄ Ｓ ｍ ｌ ｔｏ ｓ ａ ｃ ｎ Ｓ ｔ ｈ ｄ Ｅｔ ｒ ｔ
Ｂａ ｅ ｎ Ｔｒ ｉ ｍ ｍ ｕ ｃ ｔｏ ｔ ｒ ｓ ｄ ｏ ａ ｎ Ｃｏ ｎｉ ａ ｉ ｎ Ｎｅ ｗｏ ｋ
编 程方 法 。
关键词
轮 轨接 触 ； 轮 接 触 ； 算 方 法 轮 计
文献 标 志 码 ：Ａ ｄ ｉ１ ． ９ ９ ｊｉｓ ． ０ ８ ８ ２ ２ １ ． ５ ０ ｏ ：０ ３ ６ ／．ｓｎ １ ０ —７ ４ ． ０ ２ ０ ． ２
中 图 分 类 号 ：Ｕ２ １ ５ １．
轮轨 接触 几何 关系计 算是 机车 车辆 动 力学 的基 础 ， 西 南交 通大 学 王开 文 提 出 的“ 线 法 ” 迹 开创 了我 国轮轨 接 触几何 研究 的新 阶段口 ， ］ 为分 析滚 动 振动 台试 验 与 车 辆 实 际线路 运行 特 性 的差 异 有 贡 献 ， 张卫 华 参 照 “ 线 迹 法” 的思 路 推导 了 轮轮 接 触 几何 关 系计 算公 式 ， 轮 轮 将 接 触点 的寻 找 简化 为 一 维 搜 索 。随 着 我 国多个 滚 动 ］ 试 验 台的建成 ， 为更 好地 发挥 滚动试 验 台对 机 车车 辆研 发 的指 导作 用 ， 要 进 一 步研 究 和 明确 轮轨 、 轮接 触 需 轮
已确定 的轮 对 ， 轮轨接 触点迹 线 只与摇 头 角和 侧滚 角 有
关ｌ ； ＿ 而对 于轮轮 接 触 ， 需 考 虑 轨道 轮 的半 径 和 轮 对 １ 还 初始 位置 。
几 何关 系 ， 与此 同时 ， 轨 、 轮接触 几 何方 面 的研 究进 轮 轮
倪 平 涛 （９ ８ ） ， １６ 男 湖北 天 门人 ， 级 工程 师 （ 回 日期 ： ０ ２ ６ ２ 高 修 ２ １ —０ —１ ）
轮轨接触几何关系探讨
轮轨接触几何关系探讨卜庆萌指导教师姚林泉摘要: 轮轨接触几何关系在高速、安全的轨道交通中具有重要的作用。
本文根据我国使用的三种主要车轮踏面的轮廓线，采用对其一、二阶导函数比较分析的方法研究它们的光滑度。
同时考察不同规格钢轨的光滑度以及与各车轮踏面相配合的结果。
从轮轨几何光滑接触的角度，指出了较优的车轮踏面，较优的轮轨配合以及几何优化原则。
关键字：轮轨关系，接触几何，车轮踏面，钢轨Abstract: The geometric relation of wheel-rail contact plays an important part in fast and safety rail transportation. Based on the three main Chinese wheels, we work out the first and second derivative of the contours in order to compare their smoothness. Also we research the smoothness of different rails and the effect to work in different wheels. From the aspect of that wheel and rail contact in smoothness, the better interface, the better coupling of wheel-rail and the principle of geometric optimization are shown.Keywords: wheel-rail relation，contact geometry，wheel treads，rail1 引言随着铁路列车运行速度、运载重量和运输密度的大幅度提高，机车车辆与轨道结构之间的相互作用引发的问题更加严重，也更趋复杂。
轮轨与轮轮接触几何计算研究
轮轨与轮轮接触几何计算研究倪平涛;刘德刚;曲文强【摘要】对轮轨接触几何计算的迹线法进行了深入研究,给出了两种常用坐标系下‘迹线法’的正确计算公式.在此基础上,对轮轮接触几何关系进行了分析,结果表明:轮轮接触点计算并不能像轮轨一样缩减为一维搜索,只能由二维搜索得到,给出了一种简洁的轮轮接触二维搜索算法及公式；同时提供了一种快速搜索轮轨和轮轮接触点的编程方法.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2012(032)005【总页数】5页(P5-9)【关键词】轮轨接触;轮轮接触;计算方法【作者】倪平涛;刘德刚;曲文强【作者单位】广东南车轨道交通车辆有限公司,广东江门529000;中国南车集团青岛四方机车车辆股份有限公司高速列车系统集成国家工程实验室,山东青岛266111;中国南车集团青岛四方机车车辆股份有限公司高速列车系统集成国家工程实验室,山东青岛266111;中国南车集团青岛四方机车车辆股份有限公司高速列车系统集成国家工程实验室,山东青岛266111【正文语种】中文【中图分类】U211.5轮轨接触几何关系计算是机车车辆动力学的基础，西南交通大学王开文提出的“迹线法”开创了我国轮轨接触几何研究的新阶段［1］，为分析滚动振动台试验与车辆实际线路运行特性的差异有贡献，张卫华参照“迹线法”的思路推导了轮轮接触几何关系计算公式，将轮轮接触点的寻找简化为一维搜索［2］。
随着我国多个滚动试验台的建成，为更好地发挥滚动试验台对机车车辆研发的指导作用，需要进一步研究和明确轮轨、轮轮接触几何关系，与此同时，轮轨、轮轮接触几何方面的研究进展也将促进机车车辆仿真的深入及普及。
本文在对轮轨接触迹线法进行研究的基础上，提出一种简洁、使用方便的轮轮接触二维搜索计算方法，同时提供了一种快速搜索轮轨和轮轮接触点的编程方法。
1 轮轨和轮轮接触点计算公式的推导在直线钢轨上，由于直向半径为无穷大，对于踏面已确定的轮对，轮轨接触点迹线只与摇头角和侧滚角有关［1］；而对于轮轮接触，还需考虑轨道轮的半径和轮对初始位置。
道岔区轮轨力转移与分配特性研究
且车辆与轨道组成的耦合系统处于稳定状态时， 设 轮轨 间的有效 弹性 压缩量 为 ，参 照文献 Ｅ ］ ｏ ｓ ，ａ 取轮轨间总弹性压缩量 的 ０ ５ 倍 ，计算模型如 ．５
图 １所示 ，参数说 明见文 献 Ｅ］ ５ 。车轮到尖轨 和基 本轨 的距 离如 图 ２所示 。如果 车轮到 基本轨 和尖轨
（ 或者为翼轨和长心轨、或者为长心轨和短心轨 ） 的最小距离分别为 ｄ 和 ｄ 那么轮轨间发生 ２ 点 接触 的条 件可 以表述 为 ｆ ＜ ２点接 触
１ ≥
一
１ 点接 触
为忽略该状态对道岔动力学研究几乎没有影响。但 是接触状 态④ 对道 岔 动力 学 有 着 十分 重 要 的影 响 ，
路 一致 的单 点接 触问题来 完成 。这显 然与 实际 的轮
态④的 ２ 点接触展开研究 ，并提出其判定方法以及 轮轨法 向力计 算方法 ，研 究轮轨力 在走行 轨上 的转
移 与分 配特性 。
岔接触状态存在较大的差异 ，而且复杂的轮／ 岔接 触几何关系是道岔区轮轨相互作用的本质特征 ，忽 略或简化 其求解 方法必 然影 响到道 岔动力 学研究 结 果的准 确性 。
触状态的组合 ；④车轮分别与同侧并列的 ２ 股钢轨
同时接 触 ，即一接触 点在基 本轨上 而另一 接触 点在 尖轨上 ，或者一 接触点 在翼 轨上 而另一接 触点在 心 轨上 ，简称 “ ２点接 触 ” 。 接触 状态 ①下轮轨 接触 参数 以及轮 轨力求解 方 法 目前 已经很好 地得 到解决 。接触 状态 ②下轮 轨力 和接触 参 数 计 算 方 法 目前 也 已 有 较 为 详 细 的 论 述Ｅ 。 司。接触 状态 ③只是 理论上 存在 ，文献 Ｅ ｉ认 ｌ
【2021年整理】铁道车辆轮对结构与轮轨接触几何关系 (1)
rL=r0- l yw rR=r0+ l yw
rR rL
2 yw
e
rR rL 2 yw
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32
等效斜度
1.2
磨 耗 踏面
0.8
锥形 踏面
l e
0.4
0.00
4
8
12
yw/mm
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16
33
轮对重力刚度
W l - Nl
-20
XP55
S1002 - SYSZ40-00-00-02A for 200 km/h (China) - SYSZ40-00-00-00 for 160 km/h (China) - XP55
-25
30
40
50
60
70
80
90
100
-30
y [mm]
5
z [mm]
0
z [mm]
-5
S1002 -10
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21
车轮外形吻合
• 中国标准 ;
• 中国轨道的典型磨耗型外形SYSZ40-00-00-00 (160 kph) ；
Comparison between Wheel profiles
S1002 - SYSZ40-00-00-02A for 200 km/h (China) - SYSZ40-00-00-00 for 160 km/h (China) - XP55
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R
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转辙器部分轮轨接触应力分析
2008年第12期铁 道 建 筑Railw ay Engineering文章编号:100321995(2008)1220079202转辙器部分轮轨接触应力分析胡秋华1,2(11成都铁路局焊轨段,成都 610051;21西南交通大学土木学院,成都 610031)摘要:以客运专线18号道岔为例,选取磨耗型踏面车轮,建立弹性基底约束条件下的道岔区转辙器部分轮轨接触计算模型,对尖轨轨头顶宽20~50m m 范围内轮载过渡区,尖轨及基本轨的轮轨接触应力进行了较为详细的分析。
关键词:客运专线 转辙器 磨耗型踏面 轮轨接触中图分类号:U21316+1 文献标识码:A收稿日期:2008207210;修回日期:2008209220作者简介:胡秋华(1979)),女,江西高安人,硕士研究生。
对于轮轨接触中真实的轮缘两点接触或多点接触的情况。
采用弹性半空间假设并非完全成立,有时可能存在较大的误差,实际道岔转辙器轮载过渡区轮轨接触斑长轴、短轴大小及接触位置及接触应力的影响深度在赫兹理论中都没有很好体现。
有限元方法突破了赫兹理论假设的局限性,转辙器部分轮轨接触位置、接触斑大小、接触应力水平等都能得到较好的模拟结果。
本文以客运专线18号道岔为例,选取磨耗型踏面车轮,建立起弹性基底约束条件下的道岔区转辙器部分轮轨接触计算模型,对轮轨接触应力进行了分析。
1 转辙器部分轮轨接触模型假设1)计算中采用的基本参数:摇头角W =0b ,轴载F N =2510t,摩擦系数L =0132,横向荷载为5t,侧向过岔速度为90km P h 。
车轮和钢轨的弹性模量是E =206GPa,泊松比为M =013,钢轨的屈服强度值为450M Pa,车轮轮径为840mm,钢轨为60kg P m,车轮踏面为L M 磨耗型踏面,轨底坡1B 40。
2)尖轨与基本轨间的贴靠用弹簧单元来模拟。
3)轨下基础横向支承、垂向支承采用弹簧单元来模拟,轨下采用点支承方式,横向刚度取为30kN P mm,垂向支承刚度为60kN P mm 。
道岔区轮轨间隙动态变化特性研究
ａ ｄｏ ｅａｉｇ ｓ ｆｔ ｒ ｎ ｌｚｄ ｈ ｉ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｅｗｈ ｅ／ ａｌｃｅ ａ ｃ ｓｔ ｈ ｌ ｏ ｒｓ ｏ ｄ ｎ ｎ ｐ ｒｔｎ ａｅｙ ａ ｅａ ａｙ ｅ ． ｓ ｈ ｗｎ ｔ ａ ｈ ｅ ｌ ｉ ｌ ｎ ｅ ｉ ｉ ｔｙ ｃ ｒｅｐ ｎ ｅ ｔ ｒ ａ ｒ ｇ ｗｉｈ ｔｅ ｌｔｒ ｌ ｉｐａ ｅ ｎ ｆｔ ｅｗｈ ｅｓ ｔ ｎ ｈ ｔｎ ａｅａ ｉ ｐ ｃｓｂ ｔ ｅ ｈ ｅｌ ｎ ｔ ｈ ａｅａ ｓ ｌｃ ｍｅ ｔｏ ｈ ｅ ｌ ，ａ ｄ ｔ ｅｉ ｅ ｓ ｌｔｒ ｌｍ ａ ｔ ｅｗｅｎ ｔｅ ｗｈ ｅｓａ ｄ ｄ ｅ ｎ ｅ ｒｉ ｕｄ ｔｋ ｌ ｅｉ ｔｅｃｅ ｒ ｎ ｅｉ ｉ ｃ ｈ ｒａ ｅ Ｉ ｒ ｅ ｏ ｐｏ ｔ ｈ ｅ ｉ１ ｓ ｃｅ ｆ １ ａｌ ｗｏ ｌ ａ ｅｐａ ｈ ｌ ａ ｃ ｍｕ ｈ ｓ ｏ ｔｇ ｓ ｃ ｆ ａ ｓｎ ｎｏ ｄ ｒｔ ｒｍｏ ｅｔ ｅｖ ｈ ｃ ｕ ｃ ｓ ｕ１ ｅ ｖ
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第３卷 第 １ １ 期
２０ ０ ７年 ２月
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京
交
通 大
学
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报
Ｖｏ ． １ Ｎｏ １ １３ ＋
０ＵＲ ＡＬ ＥＩＩ ０Ｆ Ｂ Ｊ ＮＧ Ｉ ＡｏＴ ０ＮＧ ＵＮＩ ＶＥ ： ＴＹ
Ｆ ｂ．２ ０ ｅ ０７
文 章 编 号 ：６ ３０ ９ （０ ７ ０ —０ ２０ １７ ２ １２ ０ ） １ ２ ５ ０
ＲＥＮ ｎ ｓ ｎ ． Ｚｕ —ｏ ｇ 艘 Ｘｉ ｏｈ ａ －ｅ
（ ．ｃｏ ｌ ｆ ｃ ａｉ ｌ ｎ ｌ ｔ ｎｃ ｏ ｔ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ ｅｉｇＪ ｏｏ ｇＵｎｖｒ ｔ， ｅ ｉｇ１０ ４ ， ｈ ａ １Ｓｈｏ ｏ ｈｎｃ ｄＥｅ ｒ ｉ Ｃ ｎｒ ｇｎｅｉ ，Ｂ ｉ ｉ ｔｎ ｉ ｓ ｙ Ｂ ｉｎ ０ ０ ４ Ｃ ｉ ； Ｍｅ ａａ ｃｏ ｏＥ ｎ ｊ ｎ ａ ｅｉ ｊ ｎ
几何不平顺对道岔区轮轨接触几何关系的影响
几何不平顺对道岔区轮轨接触几何关系的影响全顺喜【摘要】The cubic spline interpolation was used to fit the profile of every crucial section in the turnout zone, and the interpolations for other non-crucial sections could also be achieved by this method. Furthermore, according to the fundamentals of the wheel-rail geometrical relationships of railway section track , a subprogram for the geometrical relationship between wheel-rail contacting in turnout zone was programmed. By using this subprogram, the influences of geometrical irregularity factors on the wheel-rail contacting relationship when the wheels' going forward along the turnout direction were analyzed, including the yaw angle of the wheel-set, track direction, track gauge, track horizontality and other irregularity factors in the turnout zone. The analysis results reveal that; even if the geometrical irregularities does not exist, the wheel-rail relationship still varies, and the irregularities of track direction and track horizontality will enlarge the structural irregularity of the turnout, which can be ameliorated by widening the track gauge suitably.%利用三次样条插值对道岔区各控制断面的轮廓进行了拟合,并实现了对任意非控制断面轮廓的插值,在此基础上运用区间线路轮轨几何关系的基本原理,编制了道岔区轮轨接触几何子程序.运用该程序分析了车轮沿道岔方向前进时轮对的摇头角以及道岔区轨道的方向、轨距、水平等几何不平顺对轮轨接触关系的影响.结果表明:即使不存在几何不平顺,道岔区内轮轨几何关系也会发生变化,而方向、水平不平顺可能会使道岔的结构不平顺进一步扩大,合适的轨距加宽能改善道岔的结构不平顺.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】6页(P17-22)【关键词】几何不平顺;道岔;结构不平顺;轮轨接触几何关系【作者】全顺喜【作者单位】中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉430063【正文语种】中文【中图分类】U211.6道岔区轮轨几何关系是连接道岔子系统和车辆子系统的纽带，其计算精度直接决定了车辆-道岔耦合动力学分析结果的可靠性，同时，可以通过对道岔区轮轨几何关系的研究来揭示道岔的结构不平顺，从而指导尖轨和心轨降低值及藏尖值的设计［1-3］。
轮轨两点接触读书报告
轮轨两点接触文献综述陈睿颖1234564轮轨接触是铁路的基本特征，轮轨接触几何是关系是研究车辆一轨道动力相互作用的基础，多年来，国内外学者对轮轨接触几何关系进行了大量的研究。
这些研究大体上可以分为静态接触几何计算和动态接触几何计算。
而当列车通过曲线，特别是小半径曲线以及通过道岔的情况下，轮轨可能产生两点接触，即车轮踏面-钢轨轨头接触和车轮轮缘-钢轨轨距角同时接触，这与我们希望的轨面中央单点接触的情况相反，容易产生钢轨爬行，引起脱轨。
同时，磨耗加剧，引起轨距角侧磨，导致钢轨下道。
因此研究轮轨接触几何关系中的两点接触情况虽然复杂，但十分必要。
1 轮轨接触几何1.1轮轨静态接触方面20世纪80年代，我国几位学者开展了相关研究，王开文、严隽耄分别采用迹线法[1]、轮轨面剖切法[2]通过寻找轮轨间最小距离研究了轮轨空间接触几何关系，并用计算结果证明了冲角对轮轨发生两点接触有着较大影响。
金学松对迹线法进行了总结和扩展[3]。
迹线法将该空间曲面问题转化为在一条轮轨可能接触点构成的空间曲线（迹线）上扫描最小距离求解轮轨接触点。
而轮轨静态接触几何体现的是一个轮轨之间接触的稳定状态，强调的是轮轨之间接触的最终状态，这就要求左右侧轮轨之间的最小距离相等。
因此求解时需要对调整侧滚角进行重复迭代。
图1迹线法得到的轮轨接触轨迹空间示意图孙翔、金鼎昌在文献[2]的基础上进行了更深入的数学分析，找到了接触点轨迹的曲率半径、曲率中心的变化规律，得到了简洁的解析算式，能够直观反映踏面轮廓及尺寸和冲角对轮轨接触集合关系的影响。
得到了单点接触和两点接触的冲角临界值，可用来判断发生两点接触时接触点的位置，即：若不大于该值，为单点接触；若大于该值，为两点接触，并再次基础上研究了磨耗形踏面两点接触问题，提出了改进方法[4]。
1.2轮轨动态接触方面车轮在钢轨上运行是一个动态过程，不仅要考虑轮对的垂向、横向、侧滚和摇头运动，还要考虑钢轨的垂向、横向和扭转运动，因此，动态轮轨接触几何计算更为复杂。
轮轨多点接触计算新方法曲线通过验证
点个数大于 1，如图 3 所示，那么其他极值点有可
能成为潜在的轮轨接触点。
图 1 轮轨接触几何计算插值法
在如图 1 所示的轮对坐标系 Oxyz 和轨道坐标 系 Ox'y'z'中，为进一步判断、确认轮轨间是否还存 在另外的接触点，即是否发生了多点接触，须对得
到的轮轨间插值距离进一步处理。
如图 2 所示，以道岔区轮/岔接触为例，设 dzi 为 上述迭代求得左右各一个接触点后的第 i 个值点的
由于该轮轨多点接触计算与判定方法涉及到 了与轮轨法向力有关的轮轨弹性压缩量，而曲线通 过能够较为全面地反映不同轮对横移量下轮轨接触 状态，因此本文将这种方法应用在车辆小半径曲线 动态通过计算中，并对其有效性和合理性进行 验证。
1 轮轨多点接触计算判定方法
轮 轨 多 点 接 触 新 方 法 ——迹 线 极 值 法 由 两 部 分组成。第 1 部分是在车轮踏面离散点、轮对横移 量以及摇头和侧滚角基础上，由迹线法[7]获得车轮 踏面上可能的轮轨接触点迹线；将这些迹线点向钢 轨顶面插值(图 1)，并通过调整轮对侧滚角以获得第 1 个接触点；该部分为常规方法，具体可参照文献 [8]。第 2 部分为获得其他可能的轮轨接触点计算和 判定方法，简述如下。
摘要：建立包含多点接触轮对振动方程的车辆—轨道系统动力学模型，对轮轨多点接触计算和判定新方法—迹线极值法进行 车辆曲线通过验证，给出曲线通过接触点在车轮踏面上位置、轮轨接触点数和轮轨法向力。结果表明，迹线极值法能够解决 轮轨多点接触问题并获得准确的轮轨多点接触几何参数和系统振动特性；当发生轮缘根部和轮缘两点接触时，采用多点接触 方法得到的结果比采用单点接触方法得到的结果更为合理可信，当不发生轮缘根部和轮缘两点同时接触时，多点接触法与单 点接触法得到的结果几乎完全一致；与新用车轮踏面相比，测试得到的磨耗后车轮踏面在其名义直径位置凹陷区域附近容易 形成踏面两点接触。证实了轮轨多点接触新方法的正确性和有效性。 关键词：轮轨多点接触 动态曲线通过 轮缘接触 踏面磨耗 中图分类号：U211
XP55-28经济型镟修踏面外形设计及动力学性能验证
XP55-28经济型镟修踏面外形设计及动力学性能验证李秋泽;孙守光;谌亮;张英春;王安国;任尊松【期刊名称】《铁道学报》【年(卷),期】2013(035)001【摘要】对于CRH5型动车组所采用的XP55型车轮踏面外形,在经过120万km 以上的运营后检修时,如按原型踏面外形镟修,不仅镟修量较大,且减少车轮使用寿命.本文通过对上千个在不同线路运行120万km后的车轮进行外形测量,对其轮缘斜面磨耗、轮缘厚度、轮缘高度、等效锥度等数据进行统计分析,设计了XP55-28经济型镟修踏面；利用多体动力学软件SIMPACK建立CRH5型动车组模型,分别从轮轨接触几何关系、车辆系统蛇行运动稳定性、车辆直线轨道运行平稳性、车辆曲线通过安全性等方面对采用XP55-28经济型镟修踏面的车辆与采用XP55型踏面的车辆进行对比.结果表明:二者轮轨接触几何关系相同,各项动力学性能指标均满足运营要求.【总页数】6页(P19-24)【作者】李秋泽;孙守光;谌亮;张英春;王安国;任尊松【作者单位】北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京 100044;长春轨道客车股份有限公司技术中心,吉林长春130062;北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京 100044;长春轨道客车股份有限公司技术中心,吉林长春130062;长春轨道客车股份有限公司技术中心,吉林长春130062;长春轨道客车股份有限公司技术中心,吉林长春130062;北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京 100044【正文语种】中文【中图分类】U260.331【相关文献】1.LMA经济型踏面的设计及其动力学性能验证 [J], 刘乐平;李海东;蔺聪聪;高群群;王林栋2.地铁不落轮镟床LM型踏面镟修工艺的改进 [J], 周光富3.基于地铁不落轮镟床LM 型踏面镟修工艺论述 [J], 冯哲4.广州地铁LM型车轮踏面奇数轮缘厚度等级镟修研究 [J], 唐宋; 赵锐5.地铁车辆轮对踏面镟修工艺的研究 [J], 杨培义;刘峻峰;赵慧因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高速铁路道岔轮轨接触几何关系与廓形优化研究
高速铁路道岔轮轨接触几何关系与廓形优化研究一、引言近年来，随着高速铁路的发展，其线路的综合安全性要求也越来越高。
道岔轮轨接触几何关系是影响车辆安全行驶的重要因素之一，因此，道岔轮轨接触几何关系的研究刻不容缓。
国内外研究者已经就此开展了大量的研究，但存在着弊端和瓶颈，比如轮轨接触廓形受温度变化的影响，对于该领域的研究报道较少。
本文的主要内容是研究高速铁路道岔轮轨接触几何关系及其对轨道廓形的影响，结合铁路勘测定线实践，研究了轮轨接触廓形优化的有效方法，为轨道廓形设计提供支持，指导铁路勘测定线。
二、研究内容（一）高速铁路道岔轮轨接触几何关系研究高速铁路道岔主要由导轨、转轨、出口轨和入口轨组成，主要由轨面几何特征、轨距等参数来描述。
轨面几何特征又可以分为轮轨接触几何关系和轨距几何关系两部分。
轮轨接触几何特征主要包括：轮毂和轨面的相对接触角度α和轨面的细部几何特征表示。
α又可细分为余弦值cα和正弦值sα，它们表示接触面的一般倾斜和滚动情况，其表达式为：cα = (x2 - x1) / rsα = (y2 - y1) / r其中，x1、x2为轮毂接触轨面的两个位置的X坐标；y1、y2两个位置的Y坐标；r为轮毂的半径。
这两个参数描述了车轮与导轨接触的廓形特征，在轨道廓形计算时起着关键作用，是研究影响车轮与导轨接触的重要参数。
轨距几何特征主要包括：1、轨距m；2、转轨夹角β。
轨距表示转轨和出口轨之间的实际距离，可以由现场测量和勘测数据来确定；转轨夹角β表示转轨与出口轨之间的夹角，可以描述转轨的偏斜情况。
（二）轨道廓形优化研究在铁路设计中，轨道廓形是影响轨道综合安全性的重要因素。
关于轨道廓形，研究者已经发展出了一系列方法，如调节法、拟合法、马尔可夫过程等。
然而，轨道廓形受温度变化的影响很大，轨距仰角、轮轨接触几何关系等受温度影响较大，受温度变化影响的轨道廓形优化研究较少。
本文研究了轨道廓形优化的有效方法，结合铁路勘测定线实践，更好地指导铁路勘测定线。
高速道岔辙叉区轮轨接触不平顺
第 43卷
方案
1 2 3
表 1 不同方案的心轨尺寸 Tab. 1 The size of point rail for different schemes
断面 1 心轨顶宽 降低值
断面 2 心轨顶宽 降低值
断面 3 心轨顶宽 降低值
115
2310
510
Abstract: To identify the characteristics of wheel/ rail contact irregularity in crossing zone of high2 speed turnouts, a numerical model was set up based on the least distance searching method and analyzing the structures of point rail and w ing rail. The law of wheel/ rail contact irregularity induced by different point hiding structures and wheel treads was investigated by taking a No. 42 high2speed turnout for 350 km / h passenger dedicated line as an examp le. The research results show that the biggest irregularity is located at the gauge measure and wheel/ rail contact points transferring from w ing rail to point rail. Under the condition of the same point hiding structure and wheel tread, lateral irregularity p lays a greater role than vertical irregularity. B y adop ting a horizontal point hiding structure and respectively reducing the high of point rail by 10. 0, 3. 0 and 0. 0 mm in the sections w ith a top w idth of 10. 0, 15. 0 or 35. 0 mm , wheel/ rail contact irregularity can be controlled effectively. A long w ith the running of trains and the wearing of wheels, lateral irregularity w ill increase, while vertical irregularity w ill decrease. Key words: crossing zone; point rail; point hiding structure; wheel/ rail contact; irregularity
高速铁路道岔的接触磨损机制研究
高速铁路道岔的接触磨损机制研究摘要：高速铁路的发展为交通运输带来了巨大的便利，其中道岔作为铁路交通的关键部件，承载着列车转向和导引的重要功能。
然而，道岔在高速铁路运作中面临着接触磨损的问题，这会影响线路的平稳运行和列车的安全性。
因此，研究高速铁路道岔的接触磨损机制具有重要的意义。
本文对高速铁路道岔的接触磨损机制进行了详细的探讨，并提出了相应的解决方案。
1. 引言高速铁路的快速发展使得铁路交通运行速度大幅提升，对道岔的性能和可靠性提出了更高的要求。
道岔作为连接铁轨的关键部件，具有几何形状复杂、承受高强度轴载荷等特点，容易出现接触磨损问题。
接触磨损对道岔的运行稳定性和列车安全性产生重要影响，因此，研究接触磨损机制对优化道岔设计和维护具有重要意义。
2. 接触磨损机制分析2.1 接触磨损类型道岔的接触磨损主要表现为接触疲劳和磨耗磨损两种类型。
接触疲劳是由于列车在不同位置交替过载引起的，主要集中在道岔的尖轨部位。
而磨耗磨损则是由于列车通过道岔时，轮轨间的摩擦导致的。
这两种磨损类型的出现增加了道岔的维护成本，降低了道岔的使用寿命。
2.2 影响接触磨损的因素接触磨损问题受多种因素的影响，主要包括车轮轨之间的几何形状、材料特性、运行速度和列车荷载。
几何形状方面，道岔的尖轨与侧扭曲等因素会直接影响到接触磨损的程度。
材料特性方面，轮轨的硬度、强度和摩擦系数都会对接触磨损造成一定的影响。
运行速度和列车荷载的增加会加剧接触磨损的程度。
3. 接触磨损机制研究方法3.1 实验方法实验方法是研究接触磨损机制的重要途径。
通过设计合理的实验方案，模拟真实的运行条件，从而观察和分析道岔在不同参数下的磨损情况。
实验方法能够直接获取到实际的磨损数据，为研究接触磨损机理提供重要的依据。
3.2 数值模拟方法数值模拟方法是研究接触磨损机制的有效手段。
通过建立复杂的数学模型，并运用相应的计算方法，可以模拟道岔在不同工况下的磨损情况。
数值模拟方法可以帮助研究者更好地理解接触磨损机制，并为优化道岔设计提供指导。
道岔区轮轨接触几何关系研究
道岔区轮轨接触几何关系研究道岔区轨道接触几何关系研究摘要：道岔是铁路列车调车的重要设备，轨道接触几何关系是其可靠性和安全性的重要因素。
本文通过对道岔区轨道接触几何关系的研究，从而提高轨道接触的精度，并采取相应的改进措施，以期提高列车服务质量，保证安全可靠的运行。
关键词：道岔；轨道接触；几何关系；改进1．绪论道岔是铁路列车调车的重要设施，是关键部件之一，在列车调车中发挥着重要作用。
轨道接触几何关系是决定道岔可靠性和安全性的重要因素，在实施列车调车时，应充分认识轨道接触几何关系的重要性。
2．道岔轨道接触几何关系研究道岔轨道接触几何关系涉及轨枕、道岔枕、道床的连接关系，道床的控制，如轨型配合，轨床折线曲线配合等。
接触几何关系是决定道岔的可靠性和安全性的重要因素，在列车调车前应当充分认识它的重要性，并作出合理的改进措施，以期提高列车服务质量，保证安全可靠的运行。
（1）轨枕与道岔枕的连接关系轨枕与道岔枕的连接关系决定了轨道的曲率，它们的接触几何关系是重要的影响因素，会影响列车的运行性能。
在实施列车调车时，必须保证接触关系的准确性，以确保轨道和轨距按照规定的要求进行，以减少曲线不良的数量。
（2）道床折线曲线的配合道床折线曲线的配合是影响列车调车性能的一个重要因素，其配合度需要符合设计要求。
在实施调车时，应保证轨道折线曲线的准确配合，使道床和旗杆符合相应的角度和间距，以减少调车的复杂度，并确保列车的可靠高效运行。
（3）轨床控制轨床控制是确保道岔安全运行的关键所在，主要包括轨床轨型配合和轨床垂直配合等。
轨型配合应满足设计要求，实现合理的控制，并应按照规定的角度和间距进行，以保证安全可靠的运行。
3．改进措施（1）调整轨枕与道岔枕的连接关系，确保比例合理，减少曲线不良的数量。
（2）确保道床折线曲线的准确配合，按照规定的角度和间距进行，以减少调车的复杂度，并保证列车的可靠高效运行。
（3）确保轨床的轨型和垂直配合，满足设计要求，实现合理的轨床控制，使道岔安全可靠运行。
铁路道岔尖基轨相对运动对轮载转移与分配的影响研究
铁路道岔尖基轨相对运动对轮载转移与分配的影响研究马晓川;徐井芒;王平【摘要】The wheel/rail contact characteristics in switch panel of railway turnout were studied based on the spatial relative positions ofswitch/stock rail and the arrangement of rail foundation.Considering the relative motion of switch/stock rail, the principle and method to calculate the position of wheel load transfer were presented in this paper.The effect of relative motion of switch/stock rail on the wheel load transfer and distribution characteristics of vertical contact force were studied in the case of the Chinese No.12 single turnout.The results showed that the relative motion of switch/stock rail had a great influence on the position and length of wheel load transfer.For example, when the vehicle passed the switch panel in the through route, the range of wheel load transfer was 2.30~2.74 m from the point of switch rail and the length of the wheel load transfer was 0.44 m.Without considering the relative motion ofswitch/stock rail in this process, the wheel load transfer was completed within the range is 2.62~2.78 m from the point of switch rail and the length of wheel load transfer was 0.16 m.Within the wheel load transfer area, along the longitudinal direction of railway line, the distribution of wheel rail vertical force on the switch or stock rail was nonlinear, relative to the railhead shape, the wheel/rail dynamic interaction and the direction of vehicle passing.%基于铁路道岔尖轨和基本轨的空间相对位置及轨下基础布置方式,研究转辙器部件内轮轨接触的特点,提出考虑尖基轨相对运动的轮载转移位置确定方法,以12号单开道岔为例,研究尖基轨相对运动对轮轨垂向力转移和分配特性的影响.研究表明:尖轨和基本轨相对运动对轮载转移的位置和长度均有较大的影响,以车辆直逆向通过转辙器为例,其轮载转移的范围距尖轨尖端2.30~2.74 m,轮载转移段长度为0.44 m,不考虑尖基轨相对运动时,轮载在距尖轨尖端2.62~2.78 m的区域完成转移,轮载转移段长度为0.16 m;轮载转移区域内,沿线路纵向,轮轨垂向力在尖轨和基本轨上的分配呈非线性的变化规律,其变化规律与钢轨外形、轮轨动力相互作用及车辆过岔方式等因素相关.【期刊名称】《铁道学报》【年(卷),期】2017(039)003【总页数】7页(P75-81)【关键词】铁路道岔;尖基轨相对运动;轮轨接触;轮轨垂向力;轮载转移与分配【作者】马晓川;徐井芒;王平【作者单位】西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室,四川成都610031;西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室,四川成都 610031;西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室,四川成都 610031【正文语种】中文【中图分类】U213.63铁路道岔是机车车辆实现转向或跨线的关键铁路设备，由转辙器部件、辙叉部件及连接部件三部分组成。
基于准弹性修正法计算道岔区轮轨接触关系
基于准弹性修正法计算道岔区轮轨接触关系
罗燕;陈嵘;袁钰雯;徐井芒;钱瑶
【期刊名称】《铁道建筑》
【年(卷),期】2022(62)7
【摘要】为探究适用于道岔区的轮轨接触算法,针对我国地铁车辆常用的标准LM 型踏面,基于法向切割法和准弹性修正原理,计算并分析标准和磨耗LM踏面与地铁9号道岔转辙器区不同钢轨断面匹配时的刚性和准弹性接触点的分布、结构不平顺及轮轨接触几何参数。
结果表明:经过准弹性修正后的接触点较刚性接触点位置有明显变化,在尖轨顶宽20 mm断面,轮载过渡时的横移量会发生改变;准弹性修正后得到的轮轨接触几何关系更平滑、均匀和连续,满足轮轨接触条件,比刚性接触法更适用于道岔区轮轨接触关系的计算。
【总页数】6页(P25-29)
【作者】罗燕;陈嵘;袁钰雯;徐井芒;钱瑶
【作者单位】西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室;西南交通大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U211.5
【相关文献】
1.几何不平顺对道岔区轮轨接触几何关系的影响
2.基于边界元理论的道岔区轮轨滚动接触频域计算方法
3.基于曲面轮廓投影的道岔区段轮轨多点接触几何计算方法
4.
道岔区轮轨接触几何关系研究5.基于轮轨接触关系的高速道岔转辙器钢轨廓形打磨方案
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轨道几何不平顺对高速列车车轴动应力的影响
轨道几何不平顺对高速列车车轴动应力的影响
高闯;孙守光;任尊松;任君临
【期刊名称】《中南大学学报:自然科学版》
【年(卷),期】2022(53)5
【摘要】在考虑轮对的弹性建模基础上,分别建立拖车和动车车辆系统动力学模型,根据实测武广线随机不平顺激励波形,研究轨道随机不平顺和扭曲不平顺对拖车和动车车轴动应力的影响。
研究结果表明:轨道随机不平顺对拖车、动车车轴动应力的影响均较小,且垂向不平顺对车轴动应力的影响略大于横向不平顺对车轴动应力的影响。
扭曲不平顺通过速度及幅值的改变对车轴动应力及其沿轴向分布有明显影响,轮对内侧截面的动应力及其变化幅度均比轮对外侧截面的大得多,且轮对一位端截面动应力均大于二位端对应截面动应力。
此外,扭曲不平顺幅值的增加,会造成轮轨垂向力和横向力显著增大,根据轮轨垂向力安全限值,400 km/h行车速度下,应严格控制扭曲不平顺幅值在5 mm以下。
【总页数】11页(P1719-1729)
【作者】高闯;孙守光;任尊松;任君临
【作者单位】北京交通大学机械与电子控制工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U271.91
【相关文献】
1.高速铁路板式无砟轨道不平顺下路基动应力的概率分布特征
2.强横风与轨道不平顺耦合作用对高速列车运行安全性影响分析
3.轨道不平顺对高速列车小幅蛇行运动的影响
4.轨道随机不平顺对高速铁路列车运行性能影响分析
5.轨道不平顺影响下高速列车齿轮传动系统的振动特性分析
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图 3 不同截面下尖轨与基本轨空间位置关系 Fig.3 Switch rail and stock rail positional relationship
现阶段，道岔区尖轨采用矮型轨(60AT)加工而 成，其轨头外形轮廓上与标准钢轨一致。利用离散 的钢轨轨顶数据和尖轨加工方式[6]，获得尖轨不同 截面和顶宽的轨头外形数据，再依据其平面布置与 轨顶高关系(图 2)，形成尖轨与基本轨任意截面的空 间位置关系(图 3，标注数值表示尖轨顶宽)。
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顶宽
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图 6 转辙区轮轨接触图示 Fig.6 Wheel and switch rails contact states
在运动状态下，图 6(d)表示的三点接触情况很 难发生[7]，忽略这种情况对道岔区轮轨动力特性几 乎没有影响[7]。图 6(a)和图 6(b)表示的轮轨接触目 前已有较为详细的研究[8]。对图 6(c)表示的接触状 态方面的研究，因其复杂程度，目前国内外还未能 有所突破，但该型接触状态对道岔区轮轨力分配、 钢轨及其它部件振动等均有明显的影响。因此道岔 区内车轮与尖轨和基本轨之间、车轮与长心轨和翼 轨之间以及车轮与长心轨、短心轨之间，在哪一位 置(道岔纵向)发生如图 6(c)表示的接触状态，对确 定道岔系统振动特性具有十分重要的意义。另外， 合理的钢轨结构外形和道岔空间结构设计，对改善 尖轨和心轨甚至整组道岔的使用寿命具有重要的 意义。
图 4 心轨顶宽及顶高与纵向位置关系
Relationship between height and breadth of nose rails
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1.3 心轨轨头外形离散 心轨(60AT)轨头外形与准轨(60kg/m)轨头外形
完全一致，但在结构上，长心轨需分别与两边翼轨 贴靠以满足车辆侧向和直向通过需要，因此长心轨 的切割方式与尖轨切割方式有所不同，为两边切 割。按照心轨加工方式[6]和关键截面外形，可以获
工程力学
225
得长、短心轨任意截面轨头轮廓。再依据心轨顶高 与顶宽关系，可以进一步形成心轨与翼轨之间的空 间位置关系。
2 道岔区轮轨接触几何关系
2.1 道岔区轮轨接触状态 车辆通过转辙区和心轨区时，可能的轮轨接触
情况如图 6 所示[7]。1) 单点接触(图 6(a))；2) 两点 接触(同一股钢轨上，第二点为轮缘接触，图 6(b))； 3) 两点接触(一点在基本轨上，另一点在尖轨上， 图 6(c))；4) 三点接触(这种接触状态为图 6(b)与图 6(c)的组合，图 6(d))。
时，依据钢轨在每一岔枕上的横向和纵向位置关系 确定[1]；对于后者，由于难度较大通常被忽略或作
此，本文以 200km/h 12 号可动心轨式单开高速道岔 轮轨接触为研究对象[5]，在借助离散手段来描述不
———————————————
收稿日期：2007-04-26；修改日期：2007-09-02 基金项目：国家自然科学基金项目(50575020) 作者简介：*任尊松(1969―)，男，四川南部县人，副教授，博士，主要从事车辆动力学、轨道动力学和结构强度方面的研究工作
需要说明的是，这里用于轮轨接触关系研究的 车轮踏面为磨耗型踏面，两走行轨之间轨距为标准 轨距，轨顶/底坡 1︰40，且尖轨、心轨以及基本轨 均无磨耗并处于正常状态。 2.2 轮/岔两点接触判定方法
这里以车辆侧向过岔时转辙区轮轨接触为例，
226
工程力学
说明道岔区两点接触判定与轮轨力求解方法。
求解轮轨接触几何关系时，常采用迹线法确定
(E-mail: zsren@)； 孙守光(1962―)，男，黑龙江牡丹江人，教授，博士，副校长，主要从事车辆动力学和结构强度方面的研究工作(E-mail: sgsun@).
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工程力学
同道岔截面多股钢轨外形基础上，拟对道岔区轮轨 接触几何特点展开更为深入地研究，这也是道岔区 轮轨关系研究方面的重要突破。在这里，轮/岔接触 特点主要以静态轮轨接触几何关系和车辆走行过 程中轮轨接触点在各股轨线上的动态变化来表述。 静态方式是指在不考虑轨道振动和轮对角位移、只 考虑轮对横移的情况下，利用轮轨接触几何关系， 分析道岔区车轮与多股钢轨间接触特点；动态方式 是指在建立车辆-道岔系统动力学模型、提出车轮与 两股钢轨同时接触判断方法，以及考虑轨道振动和 轮对所有振动位移基础上研究轮轨接触特性。
STUDY ON THE WHEEL/RAIL CONTACT GEOMETRY RELATION OF THE TURNOUT ZONE
*REN Zun-song , SUN Shou-guang
(School of Mechanical, Electronic & Control Engineering, Beijing Jiaotong Univercity, Beijing 100044, China)
第 25 卷第 11 期 Vol.25 No.11
工程力学
2008 年 11 月 Nov. 2008
ENGINEERING MECHANICS
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文章编号：1000-4750(2008)11-0223-08
道岔区轮轨接触几何关系研究
*任尊松，孙守光
(北京交通大学机电学院，北京 100044)
摘 要：该文以 12 号可动心轨式单开高速道岔为例，在对道岔区相关走行轨线轨顶外形离散基础上，依据其空 间布置关系，详细研究了道岔区轮轨接触特点，给出了轮/岔两点接触判定和计算方法，确定了道岔尖轨区和心轨 区在现有空间结构下发生多点接触位置，给出了轮轨力在相关轨线上的转移与分配特性，分析了道岔区轮轨接触 点在走行轨线上的不连续性和跳跃性，揭示了轮/岔间产生横向和垂向冲击振动机理，这为进一步优化高速道岔各 股轨线空间结构奠定了基础。该文的研究结果是目前轮/岔接触几何关系研究方面的重要突破。 关键词：道岔；动态轮轨接触几何关系；两点接触；不连续性；轮轨冲击振动 中图分类号：U211.5; U270.1+1 文献标识码：A
Abstract: Modeled the Chinese No.12 high-speed single way moved nose rail concrete sleeper turnout, the characteristics of the wheel/rail multi-points contact geometry relationship are studied by use of the spatial outline discretion of the rails of the turnout zone. The principle and method to estimate wheel/rails two-point contact are advanced, and the positions of the wheel/rail multi-point contact in the switch area and frog area of this type turnout are located in this paper too. Moreover, the distribution of the wheel/rail forces loaded on the rails and the characteristics of positional discontinuity of the wheel/rail contact point from one rail to another one are also presented. It is shown that it is the positional skip of the contact points on the running rails that causes lateral and vertical furious impact between the wheels and rails in the turnout zone. The proposed method is very helpful to optimize the structure of the high-speed turnout, and to some degree, and the results is useful to study dynamic wheel/rail contact geometry relation of the turnout zone. Key words: turnout zone; dynamic wheel/rail contact geometry relation; two-point contact; positional
道岔长度
转辙区
道岔中部
辙叉区
直向 长心轨
基本轨
尖轨 导曲线
护轨
翼轨
短心轨 侧向
图 1 道岔区外形图 Fig.1 Turnout zone outline
1 道岔区钢轨轨头离散与外形生成
离散是将钢轨轨头截面外形用多个坐标点来 描述，道岔区各股钢轨轨头外形离散，对准确求解 轮/岔接触关系和轮/岔动态相互作用特性具有十分 重要的意义。 1.1 基本轨离散