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高速列车轮轨交互作用的数值模拟研究随着高速列车越来越快，其运行安全问题也越来越受到关注。
其中，高速列车轮轨交互作用是影响列车运行安全的关键因素之一。
因此，在了解高速列车轮轨交互作用机理的基础上，进行数值模拟研究是非常必要的。
一、高速列车轮轨交互作用机理高速列车的轮轨交互作用是指轴承轮与轨道之间的阻力、摩擦等相互作用。
在这个过程中，轮对和轨道之间发生了复杂的机械和热失配。
因此，在高速列车运行过程中，研究轮轨交互作用的机理不仅能够帮助运行安全的提高，也能够减少列车的能量消耗和噪声产生。
轮轨交互作用主要包括三个方面：接触变形、力学变形和热学效应。
其中，接触变形是最主要的方面。
在高速列车运行过程中，由于轮对与轨道之间的接触形变，导致接触点处的应力、变形和温度发生了变化，从而对列车运行安全和轨道损坏产生了不利影响。
二、高速列车轮轨交互作用的数值模拟研究为了深入了解高速列车轮轨交互作用的机理，对其进行数值模拟研究是非常必要的。
数值模拟研究能够帮助研究人员对复杂的运动和应力分布进行分析，并且能够指导轮轨交互作用相关的工程设计和决策。
目前，高速列车轮轨交互作用的数值模拟主要采用有限元方法。
该方法在计算接触问题时，能够处理非线性、非平稳、非对称以及涉及接触面的非均匀问题，因此特别适用于轮轨接触问题。
数值模拟的基本思想是将连续体分成一组离散的有限元，采用有限元公式来计算每个元素所受的应力和变形，从而得到整个系统的应力和变形分布。
然后，利用计算结果预测列车运行时出现的问题，并据此提出解决方案。
三、高速列车轮轨交互作用数值模拟研究中的关键问题1.轮轨接触模型的建立轮轨接触模型是进行数值模拟研究的基础，其准确性直接影响到研究结果的可靠性。
因此，建立一个精确、快速和可靠的轮轨接触模型是进行数值模拟的首要问题。
目前，轮轨接触模型主要包括Duncan模型、Kalker模型和Polach模型等。
2.材料本构模型的选择材料的本构模型是指材料应力-应变关系的数学表达式，是进行数值模拟研究的另一个重要因素。
列车传动最优黏着控制策略研究吴能峰;钟立群;杨北辉;王辉华【摘要】在列车的行驶过程中,轮轨间的黏着控制尤其重要,最大化利用黏着力可提高列车的牵引/制动性能.文中提出的列车传动最优黏着控制策略通过全维状态观测器准确地估计出当前利用的黏着系数;利用可变遗忘因子的递归最小二乘法有效地计算出黏着-蠕滑特性曲线斜率;采用最速梯度法迅速搜索最佳蠕滑速度给定值.同时为了实现最优黏着控制,设计了蠕滑速度控制环来获得牵引电机转矩指令补偿量.最后通过仿真,证明了该控制策略的正确性和有效性.【期刊名称】《铁道机车车辆》【年(卷),期】2018(038)001【总页数】6页(P26-30,42)【关键词】黏着控制;全维状态观测器;递归最小二乘法;最速梯度法【作者】吴能峰;钟立群;杨北辉;王辉华【作者单位】深圳市英威腾交通技术有限公司,广东深圳518100;深圳市英威腾交通技术有限公司,广东深圳518100;深圳市英威腾交通技术有限公司,广东深圳518100;深圳市英威腾交通技术有限公司,广东深圳518100【正文语种】中文【中图分类】U260.11+5现代列车的牵引控制中，黏着控制是列车牵引传动控制的一个重要环节，列车牵引力的产生直接来源于轮轨间的黏着力[1-2]。
通常，黏着系数随轮轨条件的变化而变化。
当路面状况变得恶劣时，若司机手柄给的牵引力大于可利用的黏着力，列车会出现打滑或空转现象；当司机手柄给的牵引力小于当前路况可利用的最大黏着力时，列车的牵引和制动性能也会受到影响。
因此，如何实现列车的最优化黏着已成为研究热点[3-6]。
文献[7]采用干扰观测器估计电机负载力矩，进而估算出轮轨间的黏着系数，该方法虽简单易行，但信号测量过程中含有较大噪声，会影响系统性能。
由文献[8]可知，在黏着-蠕滑特性曲线的峰值处黏着利用可最大化，而黏着系数与蠕滑速度的微分定会引入高频干扰，因此，尽管文献[8-9]采用全维状态观测器估算黏着系数可降低测量噪声带来的影响，但在求取该曲线斜率k的过程中又会引入干扰。
特别策划0 引言高速铁路以其绿色、安全、便捷、舒适等特征已成为我国人民出行的首选方式。
截至2016年底，我国高速铁路运营里程已超过2.2万km，占世界高速铁路总里程60%以上，高速铁路已成为我国创新发展的闪亮名片。
随着“一带一路”倡议的全面实施，铁路“走出去”战略不断取得新进展，高速铁路还将成为影响我国国际影响、战略布局的重要因素。
轮轨关系是铁路的基本问题，也是高速铁路的核心技术之一，不但直接影响动车组运行的安全性和旅客乘坐舒适性，同时对于运营成本也有重要的影响，轮轨关系研究既与应用技术相关，也涉及基础理论问题，是保障高速铁路安全、高效运营和技术创新的重要支撑。
近年来，为贯彻全国科技创新大会精神与国家创新驱动发展战略要求，中国铁路总公司党组提出：铁路科技要更加重视发挥行业技术和标准的引领作用，围绕企业发展的重点难点把科技创新的重点放在应用创新的突破上，为中国铁路总公司“保安全、强管理、增效益”提供科技支撑。
简要回顾国内外高速铁路轮轨关系研究进程及应用现状，分析国内高速铁路轮轨关系研究需求，阐述国内高速铁路轮轨关系理论及技术创新总体发展规划，以及我国高速铁路轮轨关系最新研究进展，结合中国铁路总公司“强基达标、提质增效”的工作主题，提出高速铁路轮轨关系下一步研究及应用的重点领域建议。
我国高速铁路轮轨关系研究现状及创新发展规划胡华锋，杨国涛（中国铁路总公司 科技和信息化部，北京 100844）摘 要：轮轨关系是铁路行业永恒的主题，对于我国高速铁路而言，通过对轮轨关系的深化研究进一步提高运输经济性、乘客舒适性，降低运营安全风险和成本是中国铁路总公司极为关注的创新发展重点领域。
简要回顾国内外高速铁路轮轨关系研究进程及应用现状，分析我国高速铁路轮轨关系研究需求，阐述我国高速铁路轮轨关系理论及技术创新总体发展规划，以及我国高速铁路轮轨关系最新研究进展，结合中国铁路总公司“强基达标、提质增效”的工作主题，提出高速铁路轮轨关系下一步研究及应用的重点领域建议。
低黏着条件下高速轮轨黏滑振动行为及轮轨
损伤机理研究
低黏着条件下高速轮轨黏滑振动行为及轮轨损伤机理研究是针对高速铁路运行中的一个重要问题展开的研究。
在高速铁路运行中，由于列车运行速度快、轮轨之间缺乏足够的黏着力，容易出现轮轨之间的黏滑现象。
黏滑会导致轮轨之间的摩擦力急剧减小，使得列车在运行过程中出现振动、摇摆等不稳定现象，甚至可能引发轨道侧翻等事故。
因此，该研究旨在深入探究低黏着条件下高速轮轨黏滑振动行为及轮轨损伤机理。
研究的内容主要包括以下几个方面：
1. 振动行为分析：通过实验和数值模拟等方法，研究低黏着条件下轮轨黏滑引起的振动行为，包括振动频率、振幅等参数的变化规律，以及不同运行工况下的振动特性。
2. 黏滑现象机理研究：通过分析黏滑现象的发生机理，探究轮轨之间黏滑的原因和影响因素。
研究包括轮轨接触面的摩擦特性、轮轨表面状态等。
3. 轮轨损伤机理研究：分析黏滑振动引起的轮轨损伤机理，包括轨道的磨耗、损伤、裂缝等情况的产生原因和发展规律。
4. 技术改进和措施研究：根据黏滑振动行为及轮轨损伤机理的研究结果，提出相应的技术改进和措施，包括轮轨材料的改进、黏滑检测与预警系统的研发等。
该研究对于提高高速铁路运行的安全性和可靠性具有重要意义，可以为高速铁路的设计、建设和运营提供科学依据和技术支持。
高速轮轨黏着机理的研究进展及其应用常崇义;蔡园武;李兰;陈波【摘要】轮轨黏着影响列车牵引和制动,对铁路运营效率和行车安全至关重要.论述国内外高速轮轨黏着的研究成果,包括仿真研究和试验研究进展情况.在仿真研究方面,介绍国内外轮轨黏着的理论模型发展和数值方法;在试验研究方面,介绍国内外的试验方法和试验结果.通过对轮轨黏着机理进行研究,揭示影响轮轨黏着的因素及其影响规律.分析现场存在的轮轨黏着方面的问题以及国内外轮轨黏着的控制与利用情况,包括最新的轮轨增黏措施和防滑防空转技术,并对高速轮轨黏着机理未来的研究方向进行展望.【期刊名称】《中国铁路》【年(卷),期】2017(000)011【总页数】9页(P24-32)【关键词】轮轨黏着特性;黏着系数;滚动接触;水介质;粗糙度;高速;增黏【作者】常崇义;蔡园武;李兰;陈波【作者单位】中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心,北京100081;中国铁道科学研究院高速轮轨关系试验室,北京100081;中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心,北京100081;中国铁道科学研究院高速轮轨关系试验室,北京100081;中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心,北京100081;中国铁道科学研究院高速轮轨关系试验室,北京100081;中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心,北京100081;中国铁道科学研究院高速轮轨关系试验室,北京100081【正文语种】中文【中图分类】U211.5高速轮轨黏着机理及理论是轮轨关系研究的核心基础。
高速轮轨黏着特性是高速铁路所面临的迫切需要研究的基础科学前沿和应用科学热点问题，其研究目的是探索高速轮轨黏着曲线，深入认识轮轨黏着机理，为有效控制或利用动车黏着力提供必要的技术支撑。
轮轨黏着特性直接影响高速列车的牵引、制动性能及运行品质，列车的起动、加速、减速和停车等都与黏着特性有直接关系。
列车牵引时轮轨黏着力不足将会发生车轮空转，造成钢轨擦伤，影响正常启动加速；制动时轮轨黏着力不足将会引起车轮滑行，造成车轮擦伤，导致停车距离超限。
高速列车轮轨交互作用的研究与模拟高速列车作为一种重要的现代化交通工具，其对于城市间的快速交通和经济发展起到了至关重要的作用。
为了确保高速列车的稳定性和安全性，轮轨交互作用成为了研究的重要方向之一。
本文将介绍高速列车轮轨交互作用的研究进展、模拟方法及其应用。
一、高速列车轮轨交互作用研究进展轮轨交互作用主要包括轮对与钢轨间的接触、力学与动力学分析及其相互作用。
这方面的研究始于20世纪初，当初是意识到了轮对的摩擦力是推动高速列车的重要因素之一。
1950年代，轮轨交互作用开始得到更深入的研究。
在之后的几十年里，研究者们提出了许多理论模型和实验方法，以分析和模拟轮轨交互作用的各个方面。
在轮轨交互作用的研究中，轮对与钢轨之间的接触是重要的一环。
多数研究者采用弹性模拟方法，如Hertz理论和托马斯理论等，来分析轮对与钢轨的接触。
其中，Hertz理论是最常用的一种方法，可以计算出接触区域内的应力分布和应变能力分布。
大部分研究者都认为，通过Hertz理论计算的接触应力可以为轨道基础结构的设计和维护提供参考。
在动力学分析方面，各种桥梁、隧道和车站等复杂结构对于高速列车的安全稳定性有着重要的影响。
因此，对高速列车在各种结构中的动力学响应进行研究是必要的。
然而，由于高速列车的运动速度过快，这也给研究带来了一定的难度。
因此，研究者们通常使用有限元模型和物理模型等方法，分析高速列车的动态特性和响应情况。
二、高速列车轮轨交互作用的模拟方法高速列车的轮轨交互作用是一个复杂的物理过程，需要复杂的模拟及仿真方法来帮助研究人员理解和优化这个过程。
在高速列车轮轨交互作用的模拟方法中，最常用的是有限元法。
有限元法是一种计算仿真方法，通过将实际物体分解成有限数量的单元，进而求解大型物体的复杂问题。
在高速列车轮轨交互作用的模拟中，有限元法可以模拟列车的运动轨迹、轮对与钢轨的接触、应力和应变分布、车体的弯曲和扭转等。
有限元法模型运用广泛，可以为轮轨系统的优化提供先进的设计和分析手段。
