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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。
几类轮轨接触几何关系的研究作者：张全付凯兵李婉清来源：《科技资讯》2021年第26期摘要：高速鐵路的发展带来了新的挑战，轮轨的磨耗增加，不仅增加维修成本，而且也影响了列车的安全性。
因此，对轮轨几何关系的研究尤为重要。
影响高速列车轮轨几何关系的因素很多。
该文以中国铁路的LMA踏面、日本新干线JR-ARC踏面和欧洲标准S1002踏面以及钢轨断面为例，对踏面曲线函数进行研究，比较3种轮轨关系的几何参数差异，分析踏面曲线。
关键词：高速铁路车辆动力学轮轨接触几何关系车轮踏面中图分类号：U211.5 文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）09（b）-0025-03Study on Several Kinds of Wheel Rail Contact Geometric RelationsZHANG Quan FU Kaibing LI Wanqing（Changchun Normal University， Changchun， Jilin Province， 130000 China）Abstract： The development of high-speed railway has brought us new challenges. The increase of wheel rail wear not only increases the maintenance cost， but also affects the safety of the train. Therefore， it is particularly important to study the wheel rail geometric relationship. There are many factors affecting the wheel rail geometric relationship of high-speed train. Taking LMA tread of China railway， JR-ARC tread of Shinkansen in Japan， S1002 tread of European standard and rail section as examples， this paper studies the tread curve function， compares the geometric parameter differences of three wheel rail relationships， and analyzes the tread curve.Key Words： High speed railway; Vehicle dynamics; Wheel rail contact geometry; Wheel tread高速铁路的发展给人们的生活带来了便利，缩短了城市之间的距离，但也带来了很多复杂问题。
火车拐弯问题知识点总结火车在行驶过程中，经常会遇到拐弯的情况。
在火车拐弯时，会出现一系列的物理和工程问题，这些问题涉及到火车的结构、动力系统、制动系统和轨道系统等多个方面。
本文将对火车拐弯问题涉及的知识点进行总结，包括火车的拐弯原理、拐弯时的力学原理、拐弯对轨道的影响以及解决火车拐弯问题的方法等方面。
一、火车的拐弯原理1. 车轮与铁轨的接触火车的拐弯原理首先涉及到车轮与铁轨的接触。
火车的车轮是通过与铁轨接触来提供支撑力和传递动力的，因此车轮与铁轨的接触是火车行驶的基础。
在火车拐弯时，车轮必须能够顺利地在铁轨上进行转向，以确保车辆在拐弯时不会脱轨。
2. 列车的车型和结构拐弯时，火车的车型和结构也对拐弯性能有着直接的影响。
不同类型的列车在拐弯时会有不同的性能表现，例如高速列车和货运列车在拐弯时的要求是不相同的。
同时，车辆的车体结构、重心位置和转向架等部件的设计也会影响火车的拐弯性能。
3. 转向架的设计火车的转向架是用来支撑车轮并使其能够转向的机械结构。
转向架的设计直接影响着火车在拐弯时的稳定性和可靠性。
不同类型的转向架会对车轮与铁轨的接触、车轮的转向过程以及车辆的侧向力等方面产生不同的影响。
二、拐弯时的力学原理火车在拐弯时会受到一系列力的影响，这些力来自于车辆自身的惯性和外部环境的影响。
了解拐弯时的力学原理对于理解车辆行驶过程有着重要的意义。
1. 离心力在火车拐弯时，车辆会受到离心力的影响。
离心力是由于车辆的速度和质量导致的一种惯性力，它会使车辆向拐弯的外侧产生向外的力。
这种力会对车辆的稳定性和安全性产生一定的影响。
2. 摩擦力火车的拐弯还会受到铁轨与车轮之间的摩擦力的影响。
摩擦力是支撑火车行驶的核心力量，它不仅影响着车辆的加速和制动能力，还会对车辆的转向过程产生影响。
在拐弯时，摩擦力会受到车辆侧向力和离心力的影响，从而影响着车轮与铁轨之间的摩擦力。
3. 侧向力侧向力是由于车辆拐弯时车轮受到的侧向推力而产生的力。
铁道车辆不同踏面等效锥度和轮轨接触关系计算干锋;戴焕云;高浩;魏来【期刊名称】《铁道学报》【年(卷),期】2013(035)009【摘要】为了深入研究轮轨接触几何关系,针对国内铁道客运车辆车轮的4种典型踏面LMA、S1002CN、LM和XP55,采用简化法、谐波法、UIC519算法分别计算其等效锥度;编制一套轮轨接触关系软件TPLWRSim,与国际通用的多体系统动力学分析软件SIMPACK和ADAMS计算的结果相对比,在不同轮轨关系计算工况下,给出用3种软件计算的4种标准踏面的等效锥度表,为新型踏面设计提供参考.通过比较不同算法的优越性,表明谐波法和UIC519能更准确地计算等效锥度.同时,给出4种踏面的轮轨接触特征,为实际线路车轮磨耗跟踪试验时分析车轮磨耗行为提供参考.这些轮轨接触特征在实际车轮磨耗跟踪试验中得到了验证.【总页数】6页(P19-24)【作者】干锋;戴焕云;高浩;魏来【作者单位】西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,四川成都610031【正文语种】中文【中图分类】U211.5【相关文献】1.大轴重轮轨接触应力与踏面和轨顶曲率的关系 [J], Kumar,S;邢澍2.基于转向架悬挂参数与踏面锥度优化的高速车辆动力学性能分析 [J], 李响;任尊松;徐宁3.服役动车组车轮踏面等效锥度运用管理研究 [J], 董孝卿;王悦明;倪纯双;吴宁4.铁道车辆车轮踏面擦伤原因及防范措施 [J], 陈春棉;5.踏面等效锥度对车辆横向平稳性的影响 [J], 陈经纬;秦成伟;许红江因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
高速列车轮轨接触几何参数对轮轨磨耗的影响研究杨广雪;赵方伟;李秋泽;梁云;林国进【摘要】为研究高速列车轮轨接触几何参数对轮轨磨耗的影响,选取修正的Elkins 磨耗指数方法计算轮轨间的磨耗指数,采用ANSYS和SIMPACK联合仿真的方法,将轮对、转向架构架和车体逐步进行弹性化处理,建立全弹性的车辆系统动力学模型,基于此模型进行数值计算,从时域、有效值、最大值3个方面,结合速度因素,分析摩擦系数、轮对内侧距和轨底坡对轮轨磨耗的影响.结果表明,在相同速度下,摩擦系数越小,轮轨磨耗越严重,随着摩擦系数的增大,轮轨磨耗趋于平稳;随着轮对内侧距的增大,磨耗指数整体呈增大趋势,但轮对内侧距对轮轨磨耗的影响较小;当轨底坡的值取为1/40～1/20时,轮轨磨耗较小;在相同轮轨接触几何参数下,列车运行速度的提高加剧了轮轨间的磨耗.【期刊名称】《铁道学报》【年(卷),期】2019(041)002【总页数】7页(P50-56)【关键词】高速列车;全弹性;系统动力学;轮轨接触几何参数;轮轨磨耗【作者】杨广雪;赵方伟;李秋泽;梁云;林国进【作者单位】北京交通大学机械与电子控制工程学院 ,北京 100044;中国铁道科学研究院金属及化学研究所 ,北京 100081;中车长春轨道客车股份有限公司转向架研发部 ,吉林长春 130062;中车长春轨道客车股份有限公司转向架研发部 ,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】U211.5车轮与钢轨的磨耗是轨道交通研究的课题之一，其直接关系到列车的可靠性和安全性[1-2]。
而轮轨接触几何参数是影响轮轨磨耗的重要因素，如能较为准确地研究不同轮轨接触几何参数对轮轨磨耗的影响规律，对于车辆设计及维修具有重要的实际工程价值。
运用系统动力学方法研究轮轨间的动态作用是一种有效的方法。
在早期运用该方法时，大多采用多刚体系统动力学模型进行仿真模拟，所有部分均设置为刚体[3]。
车辆动力学练习题及参考答案（可编辑修改word版）车辆动力学练习题一、单项选择题1.轨道车辆通常由（）、驱动部、走行部、制动部与连接部等组成。
A．车体B．转向架C．轮对D．电动机2.EDS 型磁悬浮的悬浮高度一般为（）mm，因而对轨道精度和维护要求相对不高。
A．10 B．30C．100 D．503.铁道车辆的（）是指车辆每一根轮轴能够承受的允许静载。
A.轴重B．额定载重C．轮对重D．车体重4.车轮必须具有（），以引导车轮沿道岔形成的线路方向运行，并产生变道时所需的横向导向力。
A．轮缘B．踏面C．缓冲装置D．车轴5.铁路轨道可以分为（）轨道和曲线轨道。
A.缓和曲线B．坡度C．直线D．圆曲线6.人对频率在（）Hz 以下的横向振动最敏感。
A.1B．2C．5 D．107.轨道车辆的轮对由左右轮子和车轴固接组成，左右轮对滚动角速度一致，则称为（）轮对。
A.弹性B．普通C．刚性D．磁悬浮8.轮轨蠕滑是指具有弹性的钢质车轮在弹性的钢轨上以一定速度滚动时，在车轮与钢轨的（）间产生相对微小滑动。
A.上方B．下方C．侧面D．接触面9.稳定性的含义包含静态平衡稳定性和（）稳定性两大类。
A.动态B．准静态C．安全D．非平衡10.目前国内外最常用的轨道不平顺数值模拟方法主要有（）、三角级数法和白噪声滤波法等。
A．二次滤波法B．五次滤波法C．四次滤波法D．三次滤波法11.轨道交通车辆使用的轮胎一般是高压充气轮胎，轮胎内压力高达（）kPa。
A．200~300 B．400~500C．600~700 D．800~90012.创造了581k m/h的世界轨道交通列车的最高速度记录的是（）超导磁浮。
A.中国B．美国C．日本D．德国13.铁路轨道按轨枕使用材料可分为（）轨道和混凝土轨枕轨道A.铁枕B．木枕C．铜枕D．不锈钢14.轮胎式轨道车辆在采用轮胎导向时，转向架上的左右导向轮胎（）布置。
A.横向B．纵向C．垂向D．斜向15.我国（）有世界上第一条投入商业运营的磁悬浮轨道交通线。
§6轮轨接触几何关系1．轮轨接接状态车辆的运行性能与轮轨间的相互作用有着紧密关系。
轮轨接触的几何关系与钢轨轨头、车轮踏面的形状以及接触状态有关。
车轮与钢轨的接触状态有两种：一、一点接触车轮踏面与钢轨顶面的接触状态；二、二点接触车轮踏面和轮缘与钢轨顶面和侧面同时接触。
2．轮轨接触的几何关系（1）我国铁道车辆车轮踏面的和钢轨截面形状标准型锥形车轮踏面：铁道部标准TB449－76规定的形状（简称为TB型踏面）配合使用的钢轨为50㎏标准钢轨LM型车轮踏面配合使用的钢轨为60㎏标准钢轨其它外形钢轨JM型机车车轮磨耗形踏面各机务段根据本段线路实际情况采用的不同的车轮踏面外形。
采用磨耗形车轮踏面的车轮可延长其寿命。
(2)轮轨接触几何关系a.锥形踏面车轮的轮轨接触几何关系初始时轮轨接触时的滚动半径为 车轮踏面斜度为λ φw当轮对右移动量为y 时 左侧车轮的接触半径y r r l λ-=0右侧车轮的接触半径y r r R λ+=0轮对的侧滚角y a w λφ=左右轮接触角λδδ==R Lb ，圆弧形轮轨截面外形的轮轨接触几何关系当轮对右移动量为y 时轮对两曲率中心连线中点CO '的坐标 )(21owL owR oc y y y '+'=' )(21owL owR oc z z z +'=' 轮对中心的橫移动 ow oww y y y -'= 轮对中心的升高量 ow oww z z z -'=∆ 左侧车轮的接触半径)cos (cos 00l w l r r δδρ-+=右侧车轮的接触半径)cos (cos 00R w l r r δδρ-+=轮对的侧滚角 owlowR owR owl w y y z z arctg '-''-'=φ 左轮接触角 W L L φθδ+=右轮接触角 W R R φθδ-=轮轨截面外形为两段或多段圆弧组成时的轮轨接触几何关系。
§6轮轨接触几何关系1．轮轨接接状态车辆的运行性能与轮轨间的相互作用有着紧密关系。
轮轨接触的几何关系与钢轨轨头、车轮踏面的形状以及接触状态有关。
车轮与钢轨的接触状态有两种：一、一点接触车轮踏面与钢轨顶面的接触状态；二、二点接触车轮踏面和轮缘与钢轨顶面和侧面同时接触。
2．轮轨接触的几何关系（1）我国铁道车辆车轮踏面的和钢轨截面形状标准型锥形车轮踏面：铁道部标准TB449－76规定的形状（简称为TB型踏面）配合使用的钢轨为50㎏标准钢轨LM型车轮踏面配合使用的钢轨为60㎏标准钢轨其它外形钢轨JM型机车车轮磨耗形踏面各机务段根据本段线路实际情况采用的不同的车轮踏面外形。
采用磨耗形车轮踏面的车轮可延长其寿命。
(2)轮轨接触几何关系a.锥形踏面车轮的轮轨接触几何关系初始时轮轨接触时的滚动半径为 车轮踏面斜度为λ φw当轮对右移动量为y 时 左侧车轮的接触半径y r r l λ-=0 右侧车轮的接触半径y r r R λ+=0 轮对的侧滚角y a w λφ=左右轮接触角λδδ==R Lb ，圆弧形轮轨截面外形的轮轨接触几何关系 当轮对右移动量为y 时轮对两曲率中心连线中点CO '的坐标 )(21owL owR ocy y y '+'=' )(21owL owR ocz z z +'=' 轮对中心的橫移动 ow oww y y y -'= 轮对中心的升高量 ow oww z z z -'=∆ 左侧车轮的接触半径)cos (cos 00l w l r r δδρ-+= 右侧车轮的接触半径)cos (cos 00R w l r r δδρ-+=轮对的侧滚角 o w low R ow R o wl w y y z z a r c t g '-''-'=φ左轮接触角 W L L φθδ+=右轮接触角 W R R φθδ-=轮轨截面外形为两段或多段圆弧组成时的轮轨接触几何关系。
