轨道交通轮轨黏着-蠕滑特性试验研究
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高速铁路用钢轨的蠕变变形研究与模拟
高速铁路用钢轨的蠕变变形研究与模拟蠕变变形是指材料在长期受到恒定应力或周期应力作用下产生的时间依赖性变形现象。
对于高速铁路用钢轨来说，蠕变变形是一个重要的研究方向。
了解和研究钢轨的蠕变变形特性，对于确保高速铁路的安全运营和延长钢轨的使用寿命具有重要意义。
钢轨的蠕变变形是由于高速列车的运行产生的大量应力和应变，经过长时间的运营使用，钢材内部会出现微观结构的改变，导致蠕变变形发生。
蠕变变形可能会导致钢轨的几何形状发生改变、尺寸缩小和内部应力增加，从而引发许多安全问题，如钢轨的疲劳开裂、脱轨等。
研究和模拟高速铁路用钢轨的蠕变变形有助于我们更好地理解这一现象，并采取相应的措施来改善钢轨的使用寿命和安全性能。
为了准确研究蠕变变形，首先需要建立钢轨的蠕变变形模型。
这个模型可以基于实际的高速铁路使用环境和应力情况，通过数学方法和计算机模拟来描述钢轨在长期运行过程中的蠕变变形行为。
蠕变变形模型的建立需要准确的实验数据作为基础。
通过对不同应力水平下的钢轨进行长期加载试验，并对变形进行监测和记录，可以获取到钢轨的蠕变变形数据。
这些数据可以用来验证和校正模型的准确性，并进一步优化模型的参数和假设。
在进行蠕变变形模型研究时，应考虑以下几个关键因素：一是高速列车运行时的应力加载情况。
高速列车的运行会产生复杂的应力场，钢轨受到的应力分布可能会发生变化。
因此，需要考虑列车的运行速度、重量和轨道的几何形状对钢轨的应力加载产生的影响。
二是材料的蠕变特性。
不同种类的钢材对蠕变变形的敏感性是不同的，因此需要对不同类型的钢材进行研究，探讨其蠕变行为的差异。
此外，钢材的化学成分、热处理工艺和微观结构也会影响其蠕变行为，需要对这些因素进行深入研究。
三是环境因素的考虑。
高速铁路使用的钢轨会受到环境和气候条件的影响，如温度变化、湿度、盐雾等。
这些因素会加剧钢轨的蠕变变形，因此需要将环境因素考虑在内，建立相应的模型以评估其对钢轨蠕变变形的影响。
机车车辆轮轨黏着-蠕滑问题研究
（ ｉ ）； 为 轮 对 速 度 （ ／ ）。 ｍｌ １ ｍｓ
料特性值外 ，还有接触时 的有效 黏着系数 。有效黏着 系
分析 可知 ，黏着 区不能传递牵引力 ，牵 引力靠 滑动
数 对 加 速 和减 速 力 矩 具 有 重 要 影 响 。 凶 为 系 统 不 是 一 个 区传递 给钢轨。外界加在 轮轨接 触面的法 向力越大 ，变
内 已 日益 得 到匝 视 。
图１ 动 力轮 对受 力分 析
引 起 向前 的静 摩 擦 力 称 为 轮 周 牵 引 力 。 ，
Hale Waihona Puke 基 金 项 目 ： 江 苏省 高校 自然科 学研 究项 目（９ Ｊ５ ０ ０ ） ０ ＫＢ ８ ０２ 南京 工 程 学 院校 级 科 研 基 金 （ 年 基金 ） （Ｋ Ａ ０ ９ ０ ） 青 Ｑ Ｊ２ ０ ０ ９
０ Ｒ ，－ ｖ ９ ．
＝— —
：
（１ ／ ）
Ｖ
状 态 ，黏 着 状 态 下 的静 摩 擦 力 又 称 黏 着 力 。描 述 机 车 车 式 中 ：
辆 和 轮 轨 间 接 口的 主要 参 量 除 了 轮对 和钢 轨 ２ 接 触 体材 个
为轮 对转 动 角速 度 （ ａ ／ ）；Ｒ 为轮 对半 径 ｒ ｄｓ
乐 在 一 起 。 切 向 力 ，，
使 车 轮 』 的 ０点 具 有 二
机
的黏着效果 ，
篡
且 需 要 『瓦 和 车 轮 踏 面 或 制 动 盘 问 有 较 甲 Ｊ
向 后 运 动 的 趋 势 ，并 通 过 ０点 作 用 在 钢 轨 ’
～ ～
表 鄙 很 大 ， 此 需 要 装 备 高 效 安 全 可 靠 的 制 动 系 统 。列 车 上 。 ’ 示 车 轮 作 用
中国铁道科学研究院高速轮轨关系试验台建设取得进展
ＲＮ Ｅ Ｋ试验系统公司总裁凯勒先生签署 了了实质 的建设期 。 高速轮轨关系试验台建在中国铁道科学研究院东郊环行铁道试验基地 内，计划 ２ １ ０ １年底建成并投入使用 ，形成基本 的 试验 能力 ，可以系统开展高速 、重载轮轨关系的黏着 、蠕滑 、运动稳定性 、磨耗 、接触疲劳 、脱轨 、噪声等试 验 ，形成最
６ ８
中
国
铁
道
科
学
第 ３ 卷 ｌ
ｌｔｒ ｌｍｏ ｅ ｎ ，ｗｈ ｃ ｏ ｓ ｑ ｅ ｔｙｆ ｃｌ ａｅ ｈ ｄ ｐ ｎ ｅ ｔｗｈ ｅ ｔ ｒｂ ｇ ｅｔ ｅ ｌ ｅｔ ｅｓｅ ｒ ｇ ａ ｅａ ｖ ｍｅ ｔ ｉｈ ｃ ｎ ｅ ｕ ｎ ｌ ａ ｉ ｔｔ ｓｔ ｅｉ ｅ ｅ ｄ ｎ ｅ ｌ ｉ ｎ ｍｏ ｏ ｏ ｉ ｏ ｒａｉ ｈ ｔｅ ｉ ｚ ｎ ｆ ｎ ｔｏ ． Ｔｈ ｏ ｒ ｃｎ ｓ ｆｔ ｅｌ ｎ ｉｕ ｉａ ｏ ｐ ｅ ｒｅ ｔｅ ｉｇ ｐ ｉｃｐ ｅｈ ｓｂ ｅ ｒ ｖ ｄ ｂ ｕ ｌ ａ ｕ ｃｉｎ ｅｃ ｒｅ ｔ ｅ ｓｏ ｈ ｏ ｇｔ ｄｎ ｌｃ ｕ ｌｄ ｃ ｅ ｐ ｓ ｅ ｒｎ ｒｎ ｉｌ ａ ｅ ｎ ｐ ｏ ｅ ｙ ｑ ａｉ — ｔ ｔ ｅａ ａｙ ｉ ，ｆ ｒ ｕ ａｄ ｒｖ ｔ ｎ ａ ｄｄ ｎ ｍ ｉ ｓ ｕａ ｉｎ Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｆｂ ｔ ｈ ｏ ｍ ｕａ ｃ ｌｕ ａｉｎ ａ ｄ ｉ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｍ ｌ ｅ ｉａｉ ｎ ｙ ａ ｃ ｉ ｌｔｏ ． ｖ ｏ ｍ ｅ ｒ ｓ ｌ ｏ ｏ ｈ ｔ ｅ ｆｒ ｌ ａｃ ｌｔ ｎ ｓ ｏ ｔ ｅｄ ｎ ｍｉ ｉ ｕａｉ ｎ ａ ｒ ｅｗｅｌｗｉ ｈ ｏ ｃｕ ｉｎ ｆｔ ｅ ｑ ａｉ ｔ ｅａ ａｙ ｉ． Ｔｈ ｏ ｇｔ ｄ ｎ ｌＣ Ｕ ｈ ｙ ａ ｃｓｍ ｌｔ ｇ ｅ ｌ ｏ ｔ ｔ ｅ ｃ ｎ ｌｓｏ ｓｏ ｈ ｕ ｌ ａ ｉ ｎ ｌ ｓｓ ｈ ｔ ｖ ｅｌｎ ｉｕ ｉａ Ｏ — ｐ ｉｇ ｃ ｎｍ ａ ｅｔ ｅｉ ｄ ｐ ｎ ｅ ｔｗｈ ｅ ｏ ｒｂ ｇｅ ｓｅ ｒ Ｔｈ ｄ ｏ ａ ｈｅ ｅ ｔ ｅ ｌｎ ｉｕ ｉａ ｏ ｐｉ ｇ ｉ ａ ｋ ｈ ｎ ｅ ｅ ｄ ｎ ｅ ｌｐ ｗｅ ｏ ｉ ｔｅ ． ｎ ｅ ｍｏ ｅ ｔ ｃ ｉｖ ｈ ｏ ｇｔ ｄｎ ｌｃ ｕ ｌ ｎ ｃ ｎ ｂ ｉｈ ｒｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌｏ ｌｃｒｃ １ Ｔｈ ｔｅ ｉｇ ａ ｉｔ ｆｔ ｅｌｎ ｉｕ ｉａ ｏ ｐｅ ｎ ｅ ｅ ｄ ｎ ｅ ｌ ａ ｅ ｅｔ ｅ ｃ ａ ｉａ ｒｅｅ ｔｉａ． ｅ ｓｅ ｒｎ ｂ ｌ ｙ ｏ ｈ ｏ ｇｔ ｄｎ ｌｃ ｕ ｌｄ ｉｄ ｐ ｎ ｅ ｔｗｈ ｅ ｉ ｂ ｇ ｅｉ ｎ ｔａ ｏ ｄａ ｈ ｏ ｖ ｎ ｉｎ ｌ ｏ ｉ ｓ ｏ ｓｇ ｏ ｓｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｅ ｌｅ ｏ ｉ． ｏ ｗｈ ｅｓ ｔｂ ｇｅ
轮轨蠕滑理论及其试验研究
西南交通大学博士学位论文轮轨蠕滑理论及其试验研究姓名：金学松申请学位级别：博士专业：机车车辆指导教师：沈志云19990901西南交通火学博士学位论文摘要滚动接触理论是轮轨关系研究的基础。
由于轮轨关系研究十分复杂，其老Ｅ；Ｉ题没有得到完善解决丽新问题又不断出现，因而导致用现有的轮轨滚动接触理论不能完善解决轮轨关系研究巾的疑难问题。
纵观滚动接触理论与轮轨作用之关系的研究，大约分三个方面：ａ）理论研究；ｂ）试验研究：Ｃ）应用研究。
本文的第～章就这三个方面的研究历史和现状作了详细论述，并列出了大约１５０多篇有关这方面或与之有关的研究文献。
明确了轮轨滚动接触理论研究的意义和今后的研究方向。
根据第一章的介绍，本文的第二章列出目前常用于车辆动力学研究中的几个典型Ｈｅｒｔｚ型轮轨蠕滑率／力计算模型，从理论上对它们作了详细推导，利用实际轮对／轨道滚动接触过程中可能出现蠕滑率值，计算了轮对和轨道之间的蠕滑力。
并在数值上将这几个模型的轮轨力结果与Ｋａｌｋｅｒ的精确理论（ＣＯＮＴＡＣＴ）的结果作了比较。
从理论上和实际应用方面重新评价了它们在轮轨力计算分析方面的优缺点。
供车辆动力学研究人员参考。
Ｋａｌｋｅｒ的三维弹性体非Ｈｅｒｔｚ滚动接触理论（也叫做精确理论）于９０年代初完成，到目前为止是最完善的精确理论。
由于其理论的复杂性和数值实现速度慢，因而在铁路工业界未得到广泛应用。
第三章详细讨论了Ｋａｌｋｅｒ的三维弹性体非Ｈｅｒｔｚ滚动接触理论在轮轨滚动接触中的应用。
非Ｈｅｒｔｚ接触分析主要体现在轮轨实际变形前接触斑处的法向间隙在计算分析中得到考虑，而不是按Ｈｅｒｔｚ理论那样用轮轨接触斑处的主曲率半径作为确定接触斑形状的依据。
为此，修改了ＣＯＮＴＡＣＴ程序的输入和输出部分，将轮轨接触几何计算和ＣＯＮＴＡＣＴ计算能较好地结合起来。
本章并全面地分析了轮对运动、轮对／轨道滚动接触蠕滑率和蠕滑力之关系，得到了大量的有工程应用参考价值的计算结果。
不同摩擦系数条件下的轮轨滚动接触特性分析
不 同摩 擦 系数 条 件 下 的轮 轨 滚 动 接 触 特性 分 析
肖 乾 ，王 成 国 ，周新 建 勇 ，卢
（ ． 『 铁道科学研究 院 铁道科学技术研究发展 中心 ，北京 １ ｝ ｊ １０ ８ ； Ｏ０１ ２ ．华东交通大学 载运工具与装备教育 部重点实验窜 ，江 西 南昌 ３０ １） ３ ０ ３ 摘 要 ：以 径为 ８ ０ｍｍ 的 Ｌ ６ ＭＡ踏面轮对和 ６ ｇ・ Ｏｋ ｍ 钢轨为例 ，采用有 限厄软 件 ＡＢ ＡＱＵ Ｓ建直 蔓维
轮轨 滚 动接触 有 限元模 型 ，如 图 ３ 示 。为保证 计 所 算 精 度 ，该模 型 中钢轨 、车 轴和 车轮均 采 用六 面体 单 元 离散 ；轮 轨滚 动接 触面及 附 近 区域 的 网格细 化 至 ０５ｍｍ。模 型 中将 车轴 设 置 为 刚体 ，且 仅 将 接 ． 触 面 及其 附近 区域 的轮 轨材料 设 置为 弹塑性 的 ，而 远 离接 触 面的 轮轨材 料设 置为 线 弹性 的 。这种 处理 方 法 不仅 对计算 结果 的影 响很 小 ，而且 还能 大大 的
第３卷， ４ ２ 第 期
２ ０ １１年 ７月
文章 编 号 ：１０ ６ ２ （０ １ ４０ ６ —６ ０ １４ ３ ２ １ ）０—０ ６０
中 国 铁 道 科 学
ＣＨＩ ＮＡ ＲＡＩ Ｗ ＡＹ Ｃ ＥＮＣＥ Ｌ Ｓ １
Ｖｏ ． ２ ＮＯ ４ Ｉ３ ．
Ｊｌ ｕｙ，２ １ ０１
轮轨滚动接触有限元模型 ，利用集群逻辑结构的并行计算 平 台求 解该模 型 ，并对 问摩擦 系数 下轮轨滚 动接 触
特性进行分析 。研究表明 ：摩 擦系数对 接触 斑 面积 、接触区 Ｍｉ ｓ ｓ 应力值 和法 向接触应 影响不 大 ；随着摩 擦 ｅ
水介质条件下轮轨黏着特性试验研究
机 … 上进 行 ，通 过反 馈 电路 和调节 两 电机励 磁 电流 ８ Ｊ
‘
可精确 控制 ２个模 拟轮 的转 速 ；通 过调节 不 同的模
０ １０ ０ ５
．
粳
拟轮转速 比以获得不 同的蠕 滑率 ；模 拟轮轨 之 问的 相互作用 力通过 垂 向 、纵 向 、横 向载荷传感 器测量
由于水介 质 条件 下 轮 轨接 触 区 的压 力分 布 及
接触斑 的形状 都与 于态接触 时 的情 况不 同 ，轮轨 间
采集 ，传感器 的测 量精度 为 满量 程 的 ０ １ （ ． 传感
器满量程 ７ ０ｋ ） ０ ｇ 。 １２ 模 拟试 件的尺 寸及化 学成分 ．
的表 面粗糙度 、赫兹 压力 和滚动 速度对 黏着系数 有 重大影 响 。因此 ，研究 轮轨在 水介 质作用 下的黏 着 特性很有 必要 。很多学 者在水 介质条件 下轮 轨接触 区的压 力 分 布 及 接 触 斑 的 形 状 方 面 均 进 行 了研 究口 ］ 。 ，但 都 只是针 对 影 响黏 着较 小 的原 因进 行 试
验研 究或理论 分析 ，而没有 对在水 介质条 件下影 响
试验 均采用 Ｈｅｔ 应 力模拟 准则 ：实 验室工 况 ｒｚ 和现场工 况下轮 轨平均接 触应力 或最大接 触应力 相 等 ；实验 室工 况 和 现 场 工 况 下 轮 轨 接 触 椭 圆 斑 的
长 、短半轴 的 比值 相等 。根据轮 轨模型试 件尺寸 和
水 介 质 条 件 下 轮 轨 黏 着 特 性 试 验 研 究
宋建 华 ， 申 鹏 ，王 文 健 ，郭 俊 ，刘启跃
（ 南 交 通 大 学 牵 引 动力 圉家 重 点 实 验室 摩 擦 学 研 究所 ，四川 成 都 西 ６０３） １０ １
‘
可精确 控制 ２个模 拟轮 的转 速 ；通 过调节 不 同的模
０ １０ ０ ５
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粳
拟轮转速 比以获得不 同的蠕 滑率 ；模 拟轮轨 之 问的 相互作用 力通过 垂 向 、纵 向 、横 向载荷传感 器测量
由于水介 质 条件 下 轮 轨接 触 区 的压 力分 布 及
接触斑 的形状 都与 于态接触 时 的情 况不 同 ，轮轨 间
采集 ，传感器 的测 量精度 为 满量 程 的 ０ １ （ ． 传感
器满量程 ７ ０ｋ ） ０ ｇ 。 １２ 模 拟试 件的尺 寸及化 学成分 ．
的表 面粗糙度 、赫兹 压力 和滚动 速度对 黏着系数 有 重大影 响 。因此 ，研究 轮轨在 水介 质作用 下的黏 着 特性很有 必要 。很多学 者在水 介质条件 下轮 轨接触 区的压 力 分 布 及 接 触 斑 的 形 状 方 面 均 进 行 了研 究口 ］ 。 ，但 都 只是针 对 影 响黏 着较 小 的原 因进 行 试
验研 究或理论 分析 ，而没有 对在水 介质条 件下影 响
试验 均采用 Ｈｅｔ 应 力模拟 准则 ：实 验室工 况 ｒｚ 和现场工 况下轮 轨平均接 触应力 或最大接 触应力 相 等 ；实验 室工 况 和 现 场 工 况 下 轮 轨 接 触 椭 圆 斑 的
长 、短半轴 的 比值 相等 。根据轮 轨模型试 件尺寸 和
水 介 质 条 件 下 轮 轨 黏 着 特 性 试 验 研 究
宋建 华 ， 申 鹏 ，王 文 健 ，郭 俊 ，刘启跃
（ 南 交 通 大 学 牵 引 动力 圉家 重 点 实 验室 摩 擦 学 研 究所 ，四川 成 都 西 ６０３） １０ １
城轨车辆踏面清扫器增粘试验研究
１ 一垂 向加 载 油 缸 ； ２一加 载 装 置 小 车 ； ３一轭 架 与 心 轴 ； ４一万 向
轴 ； ５一模 拟 轮 试 样 ； ６一模 拟 试 样 芯 轴 ； ７一模 拟 轨 ； ８一油 缸 悬 挂
国 内外 轨 道交通 车辆 通 常采用 撒沙 或 踏面 清扫
器 来增 加轮 轨粘 着 ， 但 针 对 城 轨 车辆 的特 殊 运 行 环
轨 粘 着 系数 的 变化 情 况 ， 为 城 轨 车 辆 粘 着 的 改 善 提 供 试 验 依 据 。试 验 结 果 表 明 ， 踏 面 清 扫 器研 磨
子 能显 著 改善 轮 轨 的低 粘 着 ， 保 障城 轨 车辆 的安 全 运 行 。 关键词 ： 城 轨车辆 ； 踏 面 清扫 器 ； 粘 着； 增 粘试 验
研 究 开 发
文章编号 ： １ ０ ０ ７ － ６ ０ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ － ０ ０ １ １ ０３ －
城 轨 车辆 踏 面 清扫 器 增 粘试 验 研 究
苟青 炳 ， 伍安旭 ， 江 浪
（ 南车戚 墅堰机 车 车辆 工 艺研 究所有 限公 司 ， 江苏 常州 ２ １ ３ ０ １ １ ）
行 安全 。通 过 图 ６可看 出 ， 在 踏 面 清 扫 器 研磨 子 作 用时， 水介 质 下轮 轨粘 着系数 值 在 ０ ． ２左 右变化 ， 较 无研 磨 子 工况 下 提 高 了 ９ ０ ％ 以上 ， 随着 压 力从 ０ ． ２ ＭＰ ａ 增加到 ０ ． ５ Ｍ Ｐ ａ ， 轮轨 粘 着 系 数 也 出现 了小 幅
研 究 开 发
机 车车辆 工艺 第３ 期２ ０ １ ３ 年 ６月
∞模拟轮 ＝２７ ｒ Ｎ模拟ｍ／ ６ ０； ∞模拟轨 ＝２ ７ ｒ Ｎｍ拟轨／ ６ ０。
轴 ； ５一模 拟 轮 试 样 ； ６一模 拟 试 样 芯 轴 ； ７一模 拟 轨 ； ８一油 缸 悬 挂
国 内外 轨 道交通 车辆 通 常采用 撒沙 或 踏面 清扫
器 来增 加轮 轨粘 着 ， 但 针 对 城 轨 车辆 的特 殊 运 行 环
轨 粘 着 系数 的 变化 情 况 ， 为 城 轨 车 辆 粘 着 的 改 善 提 供 试 验 依 据 。试 验 结 果 表 明 ， 踏 面 清 扫 器研 磨
子 能显 著 改善 轮 轨 的低 粘 着 ， 保 障城 轨 车辆 的安 全 运 行 。 关键词 ： 城 轨车辆 ； 踏 面 清扫 器 ； 粘 着； 增 粘试 验
研 究 开 发
文章编号 ： １ ０ ０ ７ － ６ ０ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ － ０ ０ １ １ ０３ －
城 轨 车辆 踏 面 清扫 器 增 粘试 验 研 究
苟青 炳 ， 伍安旭 ， 江 浪
（ 南车戚 墅堰机 车 车辆 工 艺研 究所有 限公 司 ， 江苏 常州 ２ １ ３ ０ １ １ ）
行 安全 。通 过 图 ６可看 出 ， 在 踏 面 清 扫 器 研磨 子 作 用时， 水介 质 下轮 轨粘 着系数 值 在 ０ ． ２左 右变化 ， 较 无研 磨 子 工况 下 提 高 了 ９ ０ ％ 以上 ， 随着 压 力从 ０ ． ２ ＭＰ ａ 增加到 ０ ． ５ Ｍ Ｐ ａ ， 轮轨 粘 着 系 数 也 出现 了小 幅
研 究 开 发
机 车车辆 工艺 第３ 期２ ０ １ ３ 年 ６月
∞模拟轮 ＝２７ ｒ Ｎ模拟ｍ／ ６ ０； ∞模拟轨 ＝２ ７ ｒ Ｎｍ拟轨／ ６ ０。
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
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机车处于制动工况时，当机车的制 动力大于轮轨黏着力时，将造成车轮的 打滑，车轮打滑也会使钢轨表面和车轮 表面形成擦伤。
蠕滑：是介于纯滚动和纯滑动之间的中间形式。 黏着系数：车轮圆周方向的切向力与车轮垂直载
荷之比的最大值
黏着蠕滑现象示意图
第6页 竢实扬华，自强不息
轮轨黏着特性的影响因素
表面状态和环境因素
第 13 页 竢实扬华，自强不息
一、标题文本预设
第 14 页 竢实扬华，自强不息
轮轨增粘措施
喷砂颗粒
此部分内容作为文字排版占位 显示（建议使用主题字体）
化学方法
此部分内容作为文字排版占位 显示（建议使用主题字体）
机械方法
此部分内容作为文字排版占位 显示（建议使用主题字体）
电弧、等离 子处理
此部分内容作为文字排版占位 显示（建议使用主题字体）
深入透彻的分析研究这个问题，从最根 本上保障列车运行安全，保证乘客的生命安
”全。
轮轨关系
轮轨关系
01 轮轨黏着和制动效果问题 02 轮轨损伤问题 03 脱轨 04 轮轨噪声问题 05 轮轨型面匹配问题
第4页 竢实扬华，自强不息
轮轨黏着和制动问题 目的 为了提高机车的牵引力和机车车辆制动力， 且牵引和制动时不损伤轮轨接触表面
第 16 页 竢实扬华，自强不息
氧化铝增粘效果
添加到接触面的颗粒并不是以原来的大小直接进到轮轨接触面内，而是依据其机械强度，一边 被轮轨接触应力碾碎到相应于该压力大小，一边进入到接触面内。水或油态下，氧化锅颗粒在 轮轨间被碾碎后，变成的极限粒子嵌入到轮轨接触表面，像汽车的防滑轮胎的轮刺一样，穿破 接触面内的水膜，使固体接触的比率增加，因其抗剪切能力强，故表现为更大的粘着力
第 19 页 竢实扬华，自强不息
三种介质增粘效果比较
砂同氧化锅相比，机械强度低，抗剪切性能弱，极限粒径小，不能充分穿透轮轨接触面内的水 膜或油膜，所以其增粘效果较氧化招差。使用研磨子后，虽能清除表面的污染物，试样表面还 是存在着水膜或油膜，但因压力作用和基体性质，破裂或掉下来的硬质颗粒相对较少，其发挥 的抗剪切性能有限，况且使试样的粗糙度增加相对较少，所以其改善粘着性能最差。
实质 如何提高轮轨摩擦副在滚滑接触条件下 接触界面的摩擦力，又同时不损伤轮轨 接触表面材料。 影响因素
接触表面的几何形状、接触面粗糙度、 “第三介质”、材料强度、环境温度、轮 轨相对滚滑速度。
黏着与蠕滑
黏着-蠕滑的作用
火车牵引力是通过轮轨间的黏着和蠕滑产生的 （摩擦力）
当机车的牵引力大于轮轨黏着力时， 将造成车轮的持续空转，对车轮表面和 钢轨表面形成擦伤。
干态、雨水、油污、树叶、泥沙
走行速度
速度的变化会改变黏着系数
01 02 03 04
车轮蠕滑率
车轮轴心速度和轮轨接触线速度差值 与线速度的比值
轴重
不同的轴重会影响弹性变形，影响轮 轨接触面积
第7页 竢实扬华，自强不息
轮轨黏着-蠕滑特性试验
第8页 竢实扬华，自强不息
轮轨黏着-蠕滑特性试验
第9页 竢实扬华，自强不息
第 18 页 竢实扬华，自强不息
三种介质增粘效果比较
撒砂和氧化锅的粘着曲线波动比较大，是由于颗粒进入到接触表面造成轮轨振动导致的。使用 研磨子的粘着曲线波动比较平缓。进入到轮轨表面的硬质颗粒并不是其原来的大小，而是依据 其机械强度，根据接触压力碾碎到相应的大小。碾碎的硬质颗粒越多，相应的每个粒子所承担 的载荷就越小，此时机械强度愈来愈依附于尺寸。
轨道交通轮轨黏着-蠕滑特性试验研究
结构
背景与研究意义 黏着蠕滑特性
01 02
04 03
关键词
关键词
轮轨关系 轮轨增粘
背景与研究意义
“ 随着高速铁路的快速发展，对轮轨间的
黏着问题研究提出了更高的要求，尤其是速 度与轴重的提高，使轮轨黏着问题的研究变 得更加复杂。
良好的轮轨黏着能有效地改善轮轨系统 的工作性能、延长轮轨使用寿命，降低铁路 设备的维护维修费用，有重大的经济意义。
不同工况下的轮轨黏着-蠕滑曲线有 较大差异，与干态相比，水、油工况 下不仅导致黏着系数明显降低，还会 导致峰值点发生明显左移
轴重
表面状态
第 12 页 竢实扬华，自强不息
轮轨增粘
“ 粘着系数过低，将会造成空转和打滑，存在 安全隐患。 火车在走行过程中，受环境不可控因素 众多，面对低黏着情况如何克服，采取的措 施又对轮轨关系有何影响。 ”
二、标题文本预设
第 10 页 竢实扬华，自强不息
轮轨黏着-蠕滑特性试验（干态）
不同速度下蠕滑率与黏着系数的关系曲线
不同轴重下蠕滑率与黏着系数的关系曲线
第 11 页 竢实扬华，自强不息
轮轨黏着-蠕滑特性试验对比总结
随着速度增加，點着系数呈现明 显的下降趋势
速度
随着轴重的增加，轮轨黏着系数呈 现下降的趋势，即轴重越大，轮轨 黏着系数越小
第 15 页 竢实扬华，自强不息
砂增粘效果
水态下向轮轨界面撒砂后，由摩擦学理论可知此工况属于磨粒磨损，碾碎的砂粒镶嵌入轮轨接 触表面，使轮轨表面的粗糙度增大，轮轨的微凸起部分产生的切向力与砂粒与微凸起之间的切 向力和存在于微凸起部分的水膜所产生的切向力三者之和为轮轨间的粘着力。因砂的硬度高， 与水相比抗剪切强度大，故在水态下，撒砂后粘着系数增加
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研磨子增粘效果
研磨子由陶瓷和金属的硬质颗粒组成复合材料 作用：一、清除车轮表面的污染物；
二、如同汽车的橡胶轮胎，在磨掉了凸起花纹部分的光秀表面轮胎上，通过再刻划一些 粗糖的花纹，提高排水性，增大接触面积。从研磨子上面摩擦下来的硬质颗粒，硬度高、抗剪 切强度高，充分发挥增粘作用，同时研磨子增加了车轮表面的粗糙度，对改善粘着也有很大帮 助
蠕滑：是介于纯滚动和纯滑动之间的中间形式。 黏着系数：车轮圆周方向的切向力与车轮垂直载
荷之比的最大值
黏着蠕滑现象示意图
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轮轨黏着特性的影响因素
表面状态和环境因素
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一、标题文本预设
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轮轨增粘措施
喷砂颗粒
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化学方法
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机械方法
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电弧、等离 子处理
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深入透彻的分析研究这个问题，从最根 本上保障列车运行安全，保证乘客的生命安
”全。
轮轨关系
轮轨关系
01 轮轨黏着和制动效果问题 02 轮轨损伤问题 03 脱轨 04 轮轨噪声问题 05 轮轨型面匹配问题
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轮轨黏着和制动问题 目的 为了提高机车的牵引力和机车车辆制动力， 且牵引和制动时不损伤轮轨接触表面
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氧化铝增粘效果
添加到接触面的颗粒并不是以原来的大小直接进到轮轨接触面内，而是依据其机械强度，一边 被轮轨接触应力碾碎到相应于该压力大小，一边进入到接触面内。水或油态下，氧化锅颗粒在 轮轨间被碾碎后，变成的极限粒子嵌入到轮轨接触表面，像汽车的防滑轮胎的轮刺一样，穿破 接触面内的水膜，使固体接触的比率增加，因其抗剪切能力强，故表现为更大的粘着力
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三种介质增粘效果比较
砂同氧化锅相比，机械强度低，抗剪切性能弱，极限粒径小，不能充分穿透轮轨接触面内的水 膜或油膜，所以其增粘效果较氧化招差。使用研磨子后，虽能清除表面的污染物，试样表面还 是存在着水膜或油膜，但因压力作用和基体性质，破裂或掉下来的硬质颗粒相对较少，其发挥 的抗剪切性能有限，况且使试样的粗糙度增加相对较少，所以其改善粘着性能最差。
实质 如何提高轮轨摩擦副在滚滑接触条件下 接触界面的摩擦力，又同时不损伤轮轨 接触表面材料。 影响因素
接触表面的几何形状、接触面粗糙度、 “第三介质”、材料强度、环境温度、轮 轨相对滚滑速度。
黏着与蠕滑
黏着-蠕滑的作用
火车牵引力是通过轮轨间的黏着和蠕滑产生的 （摩擦力）
当机车的牵引力大于轮轨黏着力时， 将造成车轮的持续空转，对车轮表面和 钢轨表面形成擦伤。
干态、雨水、油污、树叶、泥沙
走行速度
速度的变化会改变黏着系数
01 02 03 04
车轮蠕滑率
车轮轴心速度和轮轨接触线速度差值 与线速度的比值
轴重
不同的轴重会影响弹性变形，影响轮 轨接触面积
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轮轨黏着-蠕滑特性试验
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轮轨黏着-蠕滑特性试验
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三种介质增粘效果比较
撒砂和氧化锅的粘着曲线波动比较大，是由于颗粒进入到接触表面造成轮轨振动导致的。使用 研磨子的粘着曲线波动比较平缓。进入到轮轨表面的硬质颗粒并不是其原来的大小，而是依据 其机械强度，根据接触压力碾碎到相应的大小。碾碎的硬质颗粒越多，相应的每个粒子所承担 的载荷就越小，此时机械强度愈来愈依附于尺寸。
轨道交通轮轨黏着-蠕滑特性试验研究
结构
背景与研究意义 黏着蠕滑特性
01 02
04 03
关键词
关键词
轮轨关系 轮轨增粘
背景与研究意义
“ 随着高速铁路的快速发展，对轮轨间的
黏着问题研究提出了更高的要求，尤其是速 度与轴重的提高，使轮轨黏着问题的研究变 得更加复杂。
良好的轮轨黏着能有效地改善轮轨系统 的工作性能、延长轮轨使用寿命，降低铁路 设备的维护维修费用，有重大的经济意义。
不同工况下的轮轨黏着-蠕滑曲线有 较大差异，与干态相比，水、油工况 下不仅导致黏着系数明显降低，还会 导致峰值点发生明显左移
轴重
表面状态
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轮轨增粘
“ 粘着系数过低，将会造成空转和打滑，存在 安全隐患。 火车在走行过程中，受环境不可控因素 众多，面对低黏着情况如何克服，采取的措 施又对轮轨关系有何影响。 ”
二、标题文本预设
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轮轨黏着-蠕滑特性试验（干态）
不同速度下蠕滑率与黏着系数的关系曲线
不同轴重下蠕滑率与黏着系数的关系曲线
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轮轨黏着-蠕滑特性试验对比总结
随着速度增加，點着系数呈现明 显的下降趋势
速度
随着轴重的增加，轮轨黏着系数呈 现下降的趋势，即轴重越大，轮轨 黏着系数越小
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砂增粘效果
水态下向轮轨界面撒砂后，由摩擦学理论可知此工况属于磨粒磨损，碾碎的砂粒镶嵌入轮轨接 触表面，使轮轨表面的粗糙度增大，轮轨的微凸起部分产生的切向力与砂粒与微凸起之间的切 向力和存在于微凸起部分的水膜所产生的切向力三者之和为轮轨间的粘着力。因砂的硬度高， 与水相比抗剪切强度大，故在水态下，撒砂后粘着系数增加
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研磨子增粘效果
研磨子由陶瓷和金属的硬质颗粒组成复合材料 作用：一、清除车轮表面的污染物；
二、如同汽车的橡胶轮胎，在磨掉了凸起花纹部分的光秀表面轮胎上，通过再刻划一些 粗糖的花纹，提高排水性，增大接触面积。从研磨子上面摩擦下来的硬质颗粒，硬度高、抗剪 切强度高，充分发挥增粘作用，同时研磨子增加了车轮表面的粗糙度，对改善粘着也有很大帮 助