实测车轮踏面和钢轨间蠕滑系数的推算
列车车轮与轨道硬度匹配分析
列车车轮与轨道硬度匹配分析摘要：车轮与钢轨的摩擦是最大的，每年投入的轮轨材料费用都是占有比较高的，因此，如果能够减少轮轨磨损，随之减少维修过程中的人力物力投入，具有重要意义。
本文主要对列车车轮与轨道硬度匹配度进行试验研究。
关键词：列车车轮；硬度；匹配前言材料包括金属及非金属材料均有软材料磨损硬材料的现象，但是对某些材料在一定的硬度范围内，耐磨性和硬度之间呈直线关系。
另外硬度的测试是检验轮轨质量及匹配方便易行的手段。
1、试验材料及方法钢轨试验样品取自轨头。
淬火钢轨样品只是在轨头紧靠踏面处取样,以保证试验样品为原有的淬火组织。
车轮样品取自轮箍。
粗加工之后8400C淬火,以不同温度回火获得不同硬度,再加工成所借样品的尺寸。
试验用耐磨轨,普通轨及轮箍的化学成分列于附表。
试验在M一200型摩擦磨损试验机上进行。
按照轮缘和轨侧间的潜滑率(蠕滑率)在1一8%之间。
故耐磨轨试验样品的潜滑率设计为7.7%,接近于最大值。
轮轨间存在潜滑,相当于车轮有少量空转,即车轮样品线速度高,因而装于试验机下轴。
试验机下轴转速为200转/分,上轴转速为181转/分。
试验时所加负荷为75公斤,计算出最大接触应力为510N/mm2,这个应力相当于11.5吨的静载轴重下,轮轨接触面积为300mm2时的平均接触应力的1.4倍(即最大接触应力)。
但是轮缘和轨侧间最大接触应力远高于轮轨踏面间的接触应力,因此又采取减薄试验样品的方法来提高接触应力至730N/mm2。
所以在耐磨轨的试验中,试验了两个应力水平(510及730N/mm2),用以表征钢轨踏面和轨侧相对车轮的磨损。
轮缘轨侧磨损的特点之一是,磨屑脱落到道床上,即磨屑不参与磨损过程,故上、下样品均附加刷子连续不断地清除磨屑。
为了模拟列车运行中蛇形运动造成的横向滑动,轮轨样品间有水平轴向往复运动。
10mm 厚样品的横向往复滑动量为0.70mm，5mm厚样品的为0.35mm,每分钟往复211次。
基于轮轨蠕滑机理的货车车轮磨耗寿命预测
基于轮轨蠕滑机理的货车车轮磨耗寿命预测本文旨在探讨基于轮轨蠕滑机理的货车车轮磨耗寿命预测方法。
文章将首先介绍蠕滑机理，然后简要介绍轮轨蠕滑预测模型，重点分析影响货车车轮磨耗寿命的主要因素，并介绍轮轨蠕滑模型在预测车轮磨耗寿命中的应用情况。
最后，总结本文探讨的主要内容，并展望未来的工作方向。
蠕滑机理是一种物理现象，发生在两个表面之间，表示当物体处于相对运动时，表面之间会出现一层微小的液体或者气体的层，用来缓冲摩擦力，使物体可以安全的相对运动。
在货车轮轨系统中，车轮和钢轨之间的摩擦也是由蠕滑机理来维持的，车轮和钢轨之间不断地产生蠕滑粘滞，从而保证货物可以安全快速的运输。
影响货车车轮磨耗寿命的主要因素有车轮轮毂的材料、轮毂的质量、轴承的惯性力和轨道的斜率等。
其中，车轮轮毂的材料是影响车轮及钢轨磨耗寿命的重要因素，轮毂的质量则影响车轮磨耗寿命，轴承的惯性力和轨道斜率也是影响磨耗寿命的重要因素。
轮轨蠕滑模型可以帮助我们准确预测货车车轮磨耗寿命。
该模型以轮轨系统中轨道斜率、车轮个数、车轮轮毂质量、和轮轨系统总体惯性力为参数，用蠕滑机理和磨耗方程来计算磨耗率，从而预测货车车轮的运行寿命。
综上所述，本文探讨了基于轮轨蠕滑机理的货车车轮磨耗寿命预测方法。
重点分析了影响货车车轮磨耗寿命的主要因素，以及如何利用轮轨蠕滑模型来预测货车车轮的运行寿命。
未来有望进一步深入研究货车车轮磨耗寿命的影响因素，并且不断优化货车车轮的设计，以提高其运行寿命。
此外，究竟哪些因素影响车轮磨耗寿命还需要进一步研究。
例如，随着技术发展，新材料也可能成为影响货车车轮磨耗寿命的重要因素，考虑到单位时间和使用寿命，新材料可以大大提高货车车轮的使用效率。
同时，新材料的引入需要检测结构以及物理参数的变化，并针对不同的表面微结构、参数变化和总体惯性力分析，以准确预测货车车轮磨耗寿命。
此外，基于表面粗糙度估算磨耗寿命的方法也可以被引入预测货车车轮磨耗寿命，这种方法可以用来计算车轮表面粗糙度，模拟货车车轮的磨耗寿命。
车轮与钢轨的摩擦系数
车轮与钢轨的摩擦系数
车轮与钢轨的摩擦系数是指在机车行驶过程中，所发生的车轮与钢轨之间的阻力大小关系。
此摩擦系数是一个十分重要的参数，它直接影响机车行驶的安全性和效率。
为此，本文将从以下几个方面详细阐述车轮与钢轨的摩擦系数。
一、定义
车轮与钢轨的摩擦系数即是机车行驶时，由车轮与钢轨之间产生的摩擦作用产生的阻力与垂直压力之间的比值。
摩擦系数可以被直接定义为滑动摩擦力和法向力（或称粘着力）之比。
二、测量方法
一般而言，测量车轮与钢轨的摩擦系数可以采用牵引法和制动法两种方法。
牵引法是指在机车车轮与钢轨之间加入一定的侧向力，然后测量所需的牵引力。
每个车站的站台也可以充当测量“摩擦系数”的测试场所。
而制动法是指在车轮转动的情况下，测算制动力与垂直正向力之间的比值，以此来得到摩擦系数。
三、影响因素
车轮与钢轨的摩擦系数会受到许多因素的影响，如车轮和钢轨表面的光滑程度、温度和湿度等。
此外，载重及和动力亦是影响车轮与钢轨的摩擦系数的因素。
如果机车载重过重或者动力过大，会使钢轨与机车的摩擦力增大，从而大大增加制动距离和制动时间，引发行驶不安全的情况。
四、修正方法
对于较大的车轮与钢轨的摩擦系数，需要采取一些措施来降低摩擦系数，以保证行驶的安全性和效率。
修正方法通常包括使用抗滑设备、加强钢轨的牢固性等。
综上所述，车轮与钢轨的摩擦系数是机车行驶安全和效率的重要参数。
通过采用相应方法来测量和修正以确保行驶的安全性和效率。
车辆系统临界速度计算方法
r b ( r y ) b y r r r
0 0 0 0 xl 0 0 0
横向蠕滑率：
y r y r r
0 yl 0 0
纵向蠕滑力：
横向蠕滑力：
0
b y F f( ) r r
2 0 0 0 0 0 0
将式二中的第一式对时间 0(式三) rb
2 0 0
令 v
br
，式三转化为 y y 0(式四)
0
2
0
若取初始条件 t 0, y 0, t
, y y ，则 y y sin t
xl l 0 0
y F f( ) r
yl l 0
车辆工程 P268 错误
车辆的蛇行运动稳定性
蛇行运动方程：
根据轮对平衡条件，可确定在蠕滑力作用 下轮对运动方程为：
M y F F 0
yl yr
J F b cos F b cos 0
xr xl
轮对摇头角很小，一般来说 b cos b
J F b F b 0
xr xl
代入上述的计算，得：
y ) 0 M y ( f f )( r b yb J ( f f )( )0 r r
r l 0 2 0 r l 0 0
y M y ( f f )( ) 0 v (式一) b yb J ( f f )( )0 v r
2 0 0
y y e e
t
0 0
高速列车车辆轮对踏面磨损的数值分析
高速列车车辆轮对踏面磨损的数值分析一、引言高速铁路的发展已经成为现代交通领域的焦点之一。
在高速列车运行过程中，车轮与轨道之间的接触是直接的，车轮的性能和使用寿命直接关系到列车的安全和运行效率。
而车轮踏面磨损是列车运行过程中的重要问题之一。
因此，对高速列车车辆轮对踏面磨损进行数值分析非常重要。
二、车辆轮对踏面磨损的机理车辆轮对踏面磨损是由于轮轨接触，轮轨间的摩擦引起的。
在列车运行过程中，轮轨间的相互作用将导致轮轨表面的微小变形，并伴随着摩擦热的产生。
随着列车的不断运行，这种热量会积累在车轮的踏面上，导致材料局部的温度升高，进而引发热应力。
这些热应力会导致车轮材料的疲劳寿命下降和轮辐踏面的裂纹扩展。
三、车辆轮对踏面磨损的数值分析方法为了准确地评估车辆轮对踏面磨损，数值分析方法成为一种有效的手段。
数值分析方法可以模拟车辆在实际运行条件下的轮轨互动，考虑到各个因素对车轮踏面磨损的不同影响。
目前，常用的数值分析方法包括有限元分析、多体动力学仿真和磨损预测等。
1. 有限元分析有限元分析是一种基于数值计算的方法，能够模拟复杂的物理现象和结构响应。
对于车轮踏面磨损分析，有限元分析可以考虑轮轨间的接触模型，模拟真实的运行条件和不同的工况，预测车轮踏面磨损情况。
此外，通过有限元分析还可以优化车轮设计和车辆运行参数，以减少磨损。
2. 多体动力学仿真多体动力学仿真是对车辆运动进行综合建模和仿真的方法。
通过多体动力学仿真，可以模拟车辆运行过程中的各种工况和路况，并分析轮轨间的接触行为。
在仿真过程中，可以得到轮轨接触力、车轮受力等重要参数，进而预测车轮踏面磨损情况。
3. 磨损预测磨损预测是基于历史数据和实验结果统计得到的数学模型，可以建立车轮踏面磨损与各种因素之间的关系。
通过这种方法，可以根据车轮的运行情况和工作条件，预测车轮踏面磨损的程度和寿命。
磨损预测方法在实际应用中具有较高的可行性和准确性。
四、影响车辆轮对踏面磨损的因素车辆轮对踏面磨损是由多种因素共同作用而产生的。
轮轨接触几何关系及滚动理论
第三节轮轨接触几何关系及滚动理论轨道车辆沿钢轨运行，其运行性能与轮轨接触几何关系和轮轨之间的相互作用有着密切的关系。
同时，由于轮轨的原始外形不同和运用中形状的变化，轮轨之间的接触几何关系和接触状态也是不同和变化的。
米用车轮轴承、滚动是车辆获取导向、驱动或制动力的主要方式，轨道车辆中地铁、轻轨常采用钢轮钢轨方式，而独轨、新交通系统及部分地铁则采用充气轮胎走行在硬质导向路面上。
车轮与导轨间的滚动接触关系决定了它们间的作用力、变形和相对运动。
因此滚动接触直接影响城市轨道车辆的性能、安全、磨耗与使用寿命。
一轮轨接触参数和接触状态当车辆沿轨道运行时，为了避免车轮轮缘与钢轨侧面经常接触和便于车辆通过曲线，左右车轮的轮缘外侧距离小于轨距，因此轮对可以相对轨道作横向位移和摇头角位移。
在不同的横向位移和摇头角位移的条件下，左右轮轨之间的接触点有不同位置。
于是轮轨之间的接触参数也出现变化。
对车辆运行中动力学性能影响较大的轮轨接触几何参数如下(图5一8): 1左轮和右轮实际滚动半径r L ,r R。
当轮对为刚性轮对，轮对绕其中心线转动时，各部分的转速是一致的，车轮滚动半径大，在同样的转角下行走距离长。
同一轮对左右车轮滚动半径越大，左右车轮滚动时走行距离差就加大，车轮滚动半径的大小也影响轮轨接触力。
2左轮和右轮在轮轨接触点处的踏面曲率半径和3左轨相石轨在稚轨接触点处的矶头截曲曲率半径和轮轨接触点处的曲率半径大小将会影响轮轨实际接触斑的大小、形状和轮轨的接触应力。
4左轮和右轮在接触点处的接触角s:和6R，即轮轨接触点处的轮轨公切面与轮对中心。
线之间的夹角。
轮轨接触角的大小影响轮轨之间的法向力和切向力在垂向和水平方向分量的大小。
5轮对侧滚角小w。
轮对侧滚角会引起转向架的侧滚和车体侧滚。
6.轮对中心上下位移Z w。
该量的变化会引起转向架和车体的垂向位移。
研究轮轨接触关系时应特别注意轮轨间的接触状态。
车轮与钢轨之间的接触状态可能有两种，即一点接触和两点接触(图5一9)，轮对相对轨道的移动量不大时，一般出现车轮踏面与钢轨顶面相接触，通常为“一点接触”;当轮对相对轨道的横移和摇头角位移量超过一定范围，根据不同轮轨形状特点可能引起车轮踏面和轮缘同时与钢轨顶面和侧面接触，即所谓“两点接触”。
非赫兹接触下轮轨接触蠕滑力的计算
第29卷第4期铁 道 学 报Vol.29 No.42007年8月J OURNAL OF T H E CHINA RA IL WA Y SOCIET Y August 2007文章编号:100128360(2007)0420096205非赫兹接触下轮轨接触蠕滑力的计算王小松1,2, 葛耀君2, 吴定俊2(1.重庆交通大学桥梁系,重庆 400074;2.同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092)摘 要:以弹性半空间非赫兹接触理论计算轮轨法向接触问题,得到比较真实的法向压力分布。
在此基础上,根据修正的FastSim 算法计算了轮轨在单点接触、轮缘接触和单接触斑内两点接触情况下的蠕滑力。
与CON 2TACT 的对比表明,修正的FastSim 算法在计算轮缘接触时具有比较精确的结果,在计算单接触斑内两点接触时的精度相对于Shen 2Hedrick 2Elkins 理论和FastSim 算法均有较大的提高。
基于修正的FastSim 算法编制了便于风2列车2桥梁耦合分析应用的蠕滑力插值数表MFT TL M 。
关键词:非赫兹接触;轮轨接触;蠕滑力中图分类号:U211.5 文献标志码:AC alculation of Creep Forces of Wheel 2rail Contact under Non 2H ertzian ConditionsWAN G Xiao 2song 1,2, GE Yao 2jun 2, WU Ding 2jun 2(1.Depart ment of Bridge Engineering ,Chongqing Jiaotong University ,Chongqing 400074,China ;2.State Key Laboratory for Disaster Reduction in Civil Engineering ,Tongji University ,Shanghai 200092,China )Abstract :Based on t he real normal p ressure dist ribution of wheel 2rail contact ,which is obtained by t he elastic half 2space non 2Hertzian co ntact t heory ,t he Fast Sim algorit hm is modified and t hen applied to calculate t he creep forces under t he circumstances of single contact ,flange contact and double contact in t he single contact parison wit h CON TACT indicates t hat t he modified Fast Sim algorit hm gives relatively accurate re 2sult s when flange co ntact occurs ,and compariso n wit h t he Fast Sim algorit hm and Shen 2Hedrick 2Elkins t heory shows t hat t he modified Fast Sim algorit hm gives better solution when double contact occurs in t he single con 2tact zone.The modified Fast Sim Traction Table used for wind 2vehicle 2bridge coupling analysis is also compiled.K ey w ords :non 2Hertzian contact ;rail 2wheel contact ;creep force 轮轨接触蠕滑力的计算是风2列车2桥梁耦合振动分析中的核心问题之一。
高速铁路小半径曲线钢轨的磨损及润滑
铁路机车车辆轮轴特点是两侧车轮固定在同
一根刚性轴上，通过曲线时，由于内外两根钢轨存
在长度差，势必有一侧车轮发生蠕滑达到两侧车轮
的步幅统一，轨距越小，半径越小，这一现象就越严
重［2］。为了缓解这一问题，对轮轨廓形进行了特殊
的设计，见图 1。
图1
轮轨接触示意
从图 1 中可以看到，列车通过曲线区段时，在
材料的ห้องสมุดไป่ตู้限延伸率时，就会造成已发生塑性变形的
上表层和下面基体间分离，从而造成大块表面分层
脱落而形成磨屑，宏观表现为磨损。
从以上分析可知，轮轨磨损的内在动因是接触
表面的切向力，这个力的主要来源是曲线段轮轨冲
角产生的冲击力和轮轨间轨距角位置的蠕滑，实施
轮轨润滑可以大幅降低这种轮轨接触面的切向力。
2 轮轨润滑试验情况
2020 年 5 月之后，使用行走机器人实施补充润
而污染轮轨踏面。若用润滑脂润滑，润滑脂被车轮
甩出到轮轨踏面，导致轮轨黏着系数下降，这对于
高速铁路来说将是十分危险的，是比轮轨磨耗更不
能接受的状况。
固定式润滑装置依赖车轮将润滑剂带走，传送
到曲线钢轨需要润滑的区域，润滑剂与车轮的第一
接触点变得十分重要，见图 11。
数据便是证明。
01 号道岔是个特例，这是进站的第一组道岔，
列车没有分流，通过总重最大，磨损最重。这组道岔
属于单向道岔，另外列车刚驶出正线的曲线，正好
是 01 号道岔曲尖钢轨的反向曲线，因而列车车轮
偏向另一侧。在曲尖钢轨加宽 15 mm 的条件下，列
车轮缘与曲尖钢轨侧面接触点晚于其他道岔，转向
架扭转产生的切削磨损发生部位也晚于其他道岔，
轨道交通车辆防滑控制系统—防滑控制系统
2.气制动的防滑
防滑控制系统 具有优化粘着、 降低空气和电耗 、扩展故障存储 的优点。
2.气制动的防滑
在防滑系统中设置了人工的 轮径调整装置，这个装置就是 左图中的5个开关，利用这些开 关不同位置的分合将车轮直径 分成32档（3mm为一档）。
3. 防滑判据
1
防滑控制判据
σ = ωR i υ 100% υ
1.概述
地铁列车有两套相互独立的防滑子系统：电 制动时的防滑装置，空气制动时的防滑装置。
（1）牵引/传动控制单元中集成的电制动防 滑系统，该系统只在动车上存在。
（2）空气制动电子控制单元中集成的防滑 系统，该系统在拖车和动车上均存在。
电气再生制动车轮防 滑系统和空气制动车轮 防滑系统，均含有列车 速度的测速装置和车轮 防滑WSP控制模块。
轨道交通车辆制动机维护与运用
1.电制动的防空转/防滑
（1）计算出动车的蠕滑速度ΔVp。 （2）ΔVp送入电制动系统内的空转/滑行评估模块。 （3）可利用粘着系数低于70％并持续1s，停止继续增加牵引或制 动力，以防止空转/滑行现象变得更加严重。 （4）实际可利用粘着系数低于50％并持续5 s，关断DCU电制动， 由气制动接替并防滑保护，直到停车。
2.结构
防滑控制系统主要由控 制单元、速度传感器和棘轮 组成的测速装置及防滑阀三 部分组成。
其中控制单元是防滑控 制系统的核心部分。
3.MB03B板
3.MB03B板
4.测速装置
5.防滑阀
1
2 3 4 5 6 7 8 9 10
11 12
20 19
18 17
16 15
14 13
防滑系统工作原理
11 12
20 19
车轮与钢轨之间的摩擦系数
车轮与钢轨之间的摩擦系数车轮与钢轨之间的摩擦系数是指车轮运行中与钢轨之间所产生的摩擦力与正压力的比值。
这个比值受到多种因素的影响，如钢轨、车轮材质、表面状态、重量负载、速度、车辆状态（制动、加速）等。
摩擦系数是铁路运输的重要参数，对车辆的运行安全、牵引能力、制动距离、轮轨损耗等方面都有着重要的影响。
一、钢轨材质钢轨材质的硬度和表面状态对摩擦系数有着较大的影响。
轨道的表面粗糙度越大、硬度越高，则摩擦系数就越大。
通常用轨头表面的摩擦系数来反映轨道表面状态的变化。
轨头在使用中非常容易出现磨损，轨头磨损会降低钢轨表面的硬度，使得轨道表面粗糙度减小，从而降低了轮轨间的摩擦系数。
二、车轮材质车轮材质的硬度、表面状态和轮辋倾角对摩擦系数有着重要的影响。
车轮表面的粗糙度越大，则摩擦系数就越大。
车轮硬度较高，表面磨损少，则摩擦系数有所提高。
轮辋倾角影响车轮与轨道的接触压力分布，从而影响摩擦系数。
车轮与轨道间的摩擦系数的大小与车轮材料、车轮的半径、车轴重、车速等因素有关。
三、重量负载列车的重量负载对摩擦系数有显著影响。
列车质量越大，则对轨道的压力越大，从而增大了轮轨间的接触压力。
当列车荷载大时，轮轨接触面积增大，接触面形状变扁平，从而降低了轮轨间的摩擦系数。
四、速度列车运行速度的增加，对轮轨间的摩擦系数有着直接的影响。
当列车运行速度较低时，轮轨间的摩擦系数较大，但随着速度的提高，摩擦系数会逐渐降低。
这是因为当列车运行速度增加时，轮轨间的接触面积随之减小，轮轨的变形、轮轴上下颠簸对轮轨间的接触压力同样产生负面影响，从而降低了轮轨间的摩擦系数。
五、车辆状态车辆运行时的加速、制动状态对摩擦系数有着较大的影响。
当列车制动时，轮轨间的摩擦系数增加，而当列车加速时，摩擦系数减小。
这是因为在制动状态下，制动力会增加轮轨间的压力，从而增加了轮轨间的摩擦系数。
总之，车轮与钢轨之间的摩擦系数是多种因素综合作用的结果。
在实际的铁路运输中，为了保证列车的安全、高效地行驶，必须掌握好摩擦系数的变化规律，并采取相应的措施进行调整和控制。
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Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｌ ｙ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ｗｈ ｅ ｅ ｌ ｐ ｒ ｏ ｆ ｉ ｌ ｅ ｉ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ Ｏ ｍａ ｋ ｅ ｔ ｈ ｅ ｗｈ ｅ ｅ ｌ — ｒ ａ ｉ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ｚ ｏ ｎ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ． Ｔｈ ｅ ｃ ｒ ｅ ｅ ｐ ｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ｓ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｕ ｌ ｔ ｉ —ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｗｈ ｅ ｅ ｌ ｐ ｒ ｏ ｆ ｉ ｌ ｅ ．Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ａ ｎ ｔ ｉ ｍｅ ，ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ，ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ Ｓ ｍａ ｄ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｃ ｒ ｅ ｅ ｐ
本 文着 眼于 轮轨 间 的接 触 斑 ， 不 考 虑 轮缘 接 触 钢 轨， 以同一踏 面 内钢轨 多点接 触 的形态 ， 按照 动力学 的
观点 预测等 效蠕 滑系 数 的 方法 提 出 了新 的研 究 方 案 。 同时 ， 根据每 段 车辆运 行 距 离 实测 的踏 面形 状 预 测 蠕 滑系数 。进 而 ， 对 以前 几 种 预测 蠕 滑 系 数 的方 法 进 行 了模 拟 ， 探讨 了蠕 滑 系数 差 对 蛇行 临界 速 度 和 车辆 运
轮轨间称为蠕 滑力 的作 用力 可 以 由蠕 滑率 和 蠕滑
系数 的乘积得 出。其 中蠕 滑 系数 可 由轮轨 接触 区域形 状算 出。蠕 滑率可 用轮 轨 间一点 接触 的几 何学 分 析方
法， 由轮轨 间接 触点 的滚 动 圆半径 、 接 触角 等物 理 量算
但 是 考虑实 际 车辆 动 力 学 时 ， 除 了求 解 轮 轨 间 的 几何 学参 数之外 ， 正 确评 价 车 辆 运 行稳 定 性 还 是很 困
２ ２
国外 铁 道 车 辆
第 ５ Ｏ卷 第 ２期 ２ ０ １ ３ 年 ３月
文章 编 号 ： １ ０ ０ ２ — ７ ６ １ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ２ ２ — ０ ７
实测 车 轮 踏 面和 钢 轨 间蠕 滑 系 数 的推 算
山本 大 辅 （ 日）
摘 要 ： 使用实测的车轮踏面形状进行轮轨接触区域分析 ， 根 据 同一 踏 面 内多 点 接 触 的 条 件 推 算 蠕 滑 系 数 。 同时 利 用 分 析 模 型 ， 对３ 种 蠕 滑 系数 分析 方法 的效 果 进 行 了模 拟 评 价 。
１ 概 述
铁 道车 辆 的轮轨接 触部 分 （ 下 称 车轮踏 面） 带 有斜 度， 故利 用左 右车 轮 的滚 动 圆半 径差 可 使 车 辆稳 定 地
在 钢轨 上运 行 。随着 车 辆 运行 距 离 的增 加 ， 车 轮踏 面
轮 轨设计 形 状为对 象 ， 研 究 同类 型 车 辆 运行 距 离 和 车 轮 踏 面磨耗 相关关 系 的文献 尚未见 到 。
ｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎｔ ａ ｎａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄｓ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｏ ｃ ｋ；ｗｈ ｅ ｅ ｌ ｐ ｒ ｏ ｆ ｉ ｌ ｅ ；ｃ ｒ ｅ ｅ ｐ ｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ；Ｊ ａ ｐ ａ ｎ
轮轨 间的接 触状况 ， 介绍求解这些 物理量 的分析 方法 。
行 稳定 性 的影 响 。
磨 耗会 使轮 对产 生 横 向位 移 。此 时 ， 轮 轨 接 触 点上 的 车轮滚 动 圆半径 差 比原始设 计情 况增 大＿ 】 ］ ， 由实测 的 车轮踏 面形 状在 假定 轮轨 一点接 触 的情况下 进行 轮轨 接触几 何分 析 ， 算 出随轮 对 横 移 量 变化 的左 右 车轮 滚 动 圆半 径 、 接触 角等 变 量 ， 求 出 踏 面等 效 斜 度 ， 再 由踏
难 的 。因此 ， 还 必须 根 据轮 轨 接 触 面 的 弹性 变 形 形状
出 。然后 ， 再将接 触 区域 的形 状 看作 椭 圆 ， 基于 Ｋ ａ ｌ ｋ ｅ ｒ
（ 下称 接触 斑） ， 结 合 Ｋａ ｌ ｋ ｅ ｒ的线 性蠕 滑理 论 进行 车辆 动力 学性 能评价 。
的滚动接触 理论 进行求解 。Fra bibliotek 面将根据 实测 的形状 ， 就
面等效 斜度 和轮 对 、 转 向架 的几何 尺 寸 ， 算 出蛇行 运动
２ 车轮踏 面形状 的测试和分析方法
２ ． １ 数 值 分 析 概 况
波长就 可 以预测 车辆 的运 行稳定 性 。利用 这种 轮轨接 触关 系进行 几何 学运 算 ， 能 稳 定 地 判 断车 辆 运 行稳 定
性。
关键 词 ： 铁 道 车 辆 ；车轮 踏 面 ；蠕 滑 系 数 ；日本 中图分类号 ： Ｕ２ ７ ０ ． ３ ３ ｌ ． １ 文献 标 识 码 ：Ｂ
Ｅｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｃｒ ｅ ｅ ｐ Ｃｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ Ａｃ ｔ ｕ ａ ｌ Ｗ ｈｅ ｅ ｌ Ｐｒ ｏ ｆ ｉ ｌ ｅ ａ ｎｄ Ｒａ ｉ ｌ ｓ