地铁车辆车轮椭圆度对踏面磨耗影响的仿真计算(PDF X页)

南京地铁列车车轮踏面非正常磨耗初析摘要研究了南京地铁列车车轮踏面非正常沟状磨耗的成因。

对车轮、钢轨的外形、材质和硬度等进行了测试,分析了轮轨接触和制动磨损的影响,提出了沟状磨耗的原因。

测试结果分析表明,该地铁车辆拖车轮踏面上的凹槽磨耗主要是由于在制动施加频度过高、轮轨接触又不均匀的内因作用下产生的。

关键词地铁车辆,轮轨磨耗,踏面磨耗,制动0 引言南京地铁自2005年9月开通运行以来,发现轮轨磨耗严重,如:拖车车轮踏面上出现有规律的沟状磨耗,道岔叉心上出现沟状磨损,轮缘和曲线钢轨侧磨等。

根据初步观察认为,踏面上的沟状磨耗和道岔叉心上出现沟状磨损与其它地铁系统相比有明显的独特性。

因此重点对这两个问题进行研究分析。

踏面上的沟状磨耗照片如图1所示。

踏面上较深色的部位是沟状磨耗区域,可见一条位于滚动圆附近,另一条位于踏面外侧。

道岔叉心沟状磨耗的照片如图2所示,位于左侧轨顶上,长度约70~80mm。

据测量的带有沟状磨耗的踏面轮廓线.深度可达2~3mm。

为了及时弄清磨耗的成因,分析非正常磨耗对列车运行的安全影响,南京地铁公司及时组织专家进行会诊,成立专题小组,制定了全面而深入的排查方案。

1 调研方案一般车轮踏面磨损的主要原因:一是轮轨接触磨损;二是制动闸瓦与踏面的滑动磨损。

轮轨接触磨损又以在踏面的不同区域滑动程度不同分为滑动摩擦磨损和滚动疲劳伤损。

滑动摩擦磨损发生在轮缘部位,与车辆的曲线通过性能有关;而滚动疲劳发生在踏面部位,以横向裂纹、剥离形式出现。

当轮轨接触应力过大时,还会发生接触塑性流动磨损[1-2]。

气制动引起的磨损往往与气制动压力、气制动的施加程度、气制动作用时的相对运动速度、闸瓦物理特性和踏面的物理特性等因素有关。

根据动车踏面无类似于拖车踏面的沟状磨耗这一现象,初步将研究重点放在气制动对踏面的磨损上,同时也对轮轨接触进行调研分析。

对于道岔上的沟状磨损主要以测量和轮轨几何接触分析为主。

因为没有其它物体与道岔顶面接触的可能性,唯一的可能性就是轮轨的接触引起。

地铁车辆车轮椭圆度对踏面磨耗影响的仿真计算胡志柯;黄志辉;刘韦;高红星;邓心宇【摘要】通过对某型地铁车辆数值仿真,计算和分析不同椭圆度轮对的动力学性能、踏面磨耗情况.仿真计算表明,椭圆轮对的竖向力增加量最大.当地铁车辆在直线和曲线上运行时,椭圆轮对与标准轮对相比,其磨耗范围和磨耗量的变化趋势不同,椭圆度越大,踏面磨耗范围和损耗速度越大.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2015(018)009【总页数】6页(P65-70)【关键词】地铁车辆;轮对;车轮椭圆度;车轮磨耗;仿真【作者】胡志柯;黄志辉;刘韦;高红星;邓心宇【作者单位】西南交通大学牵引动力国家重点实验室,610031,成都;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,610031,成都;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,610031,成都;Department of Mechanical Engineering, Rice University, 77005, Houston, USA;南京铁道职业技术学院动力工程学院,210031,南京;西南交通大学牵引动力国家重点实验室,610031,成都【正文语种】中文【中图分类】U270.331+.1车轮非圆现象一直是轨道交通中难以解决的问题。

车轮圆周各种非圆现象将引起轮轨动态响应及噪声，严重影响车辆和轨道各部件的使用寿命及列车乘坐舒适度、安全性［1］。

车轮非圆现象的形成过程较为复杂，其表现形式较为广泛，常见的车轮非圆形态有扁疤、剥离、车轮多边形等［2］。

车轮非圆现象所引起的轮轨冲击以及非圆现象的形成发展机理一直是轮轨关系研究的热点问题。

文献［3］通过全面的现场试验和理论分析，分析了不同类型车轮非圆现象产生的原因，并通过仿真模拟指出与轨道性质有关的固定波长多边形机理，预测分析了车轮型面的发展趋势。

文献［4］从理论上研究了高速车轮椭圆度对车辆横向稳定性的影响。

文献［5］分析了考虑轮对弹性的车轮振动及车轮多边形化对轮轨力的影响。

关于车轮踏面圆周磨耗原因、危害及处理方法的调研报告摘要随着铁路货运经营管理模式的多元化发展，铁路货车高速、重载的运输需求日益升温，如何稳步提升铁路货车车辆安全运行品质，有效防止列车惯性故障，维护安全稳定的运输环境是铁路货车车辆运用部门的重要难题之一。

轮对作为铁路车辆转向架中的关键部件，对车辆的安全运行起着至关重要的影响。

常见的轮对故障有：车轮踏面擦伤、剥离及局部凹入、熔堆、欠损，车轮踏面圆周磨耗过限，轮缘磨耗过限及其它设备故障。

通过对现场作业车辆车轮踏面圆周磨耗故障的调研，总结出可能引发车轮踏面圆周磨耗故障发生的原因、危害及车辆运用的控制措施。

关键词铁路货车；踏面圆周磨耗；控制措施1 车轮踏面外形结构在很长的一段时间里，车轮的踏面结构为锥形，即车轮踏面由具有一定锥度的两段直线组成。

在锥形踏面长期运行过程中，每次旋削后，存在踏面外形和钢轨顶部断面形状不匹配、运用初期磨耗较快、旋削切削量大等问题。

从大量的现场运用实践中总结出：不论车轮踏面初始形状如何，经过运用磨耗后，车轮踏面趋向一个“稳定形状”，并且形状一旦稳定，磨耗就会减慢，在认识了锥形踏面存在的问题和踏面磨耗规律之后，我国铁路货车采用了现在的LM磨耗型踏面。

LM磨耗型踏面的外形结构如图1所示。

2 车轮踏面圆周磨耗超限的原因1）在充分满足铁路货车高速、重载运输需求的前提下，铁路货物列车的制动距离也相应延长，闸瓦与轮对的粘着摩擦时间延长、摩擦作用力增大，在制动过程中，闸瓦表面与车轮踏面圆周的磨耗也必然相对增加，势必增大了车轮踏面圆周的磨损，然而，闸瓦可以随时更换，而轮对的更换与处理，则需要将故障轮对车辆扣送到具有一定资质的检修部门，检修不及时，形成车轮踏面圆周磨耗超限故障；2）部分车辆的制动机发生故障或制动机作用不良，个别司机制动、缓解操作不当，致使车辆长期带闸运行，闸瓦与车轮踏面长时间磨损，轮对沿钢轨长距离滑行，产生巨大的滑动摩擦力等诸多情况，都会形成车轮踏面圆周磨耗超限问题的发生；3）高磷磨合闸瓦材质不良，工艺标准低下的影响。

地铁车辆轮对踏面异常磨耗原因及解决措施分析作者：陈正阳来源：《市场周刊·市场版》2019年第56期摘;要：地铁车辆轮对踏面的异常磨损问题始终都是我国地铁车辆运行部门无法彻底攻克的难点。

轮对踏面异常磨损的形状主要分为凹形状、W形状或是梯形磨损等多种形状磨损，主要与轮对在轨道上行驶过程中踏面与轨道之间产生的摩擦力和制动过程中闸瓦和轮对踏面所造成的作用力有关。

文章根据我国某线路运行车辆造成的车辆轮对踏面造成的异常磨耗进行的调查研究，并写出个人对发生异常磨损的主要原因，提出了相对应的解决措施。

关键词：地铁车辆;轮对踏面;异常磨耗一、引言随着我国地铁线路以及地铁车辆不断普及，地铁车辆轮对踏面所造成的异常磨损问题也逐渐变得异常严重。

轮对踏面的异常磨损严重时会对地铁车辆的安全运行造成极其严重的安全隐患，也会在一定程度上降低车辆的使用时间，加大了维护部门的工作压力。

鉴于某线路运行车辆轮对踏面的异常磨损现状展开研究，对轮对踏面异常磨损的因素进行一一检查。

二、轮对踏面异常磨耗现状某线路运行车辆规格是B2型不锈钢车辆，运用日立式牵引系统以及克诺尔EP2002制动系统，编组型号为3M3T，基本制动运用的踏面制动模式，车轮选择的是整体碾钢材料，LM 型踏面模式，闸瓦选择的是合成闸瓦。

在车辆运行相应时间后，闸瓦的接触区域内以及车轮外侧的表面会形成较为光滑的条带性磨耗;待车辆运行里程达到40万km后，会出现如图1一样的梯形磨损。

根据调查表明，将地铁车辆轮对踏面外侧磨损程度深度设为X，最大值为3.95mm，最小值为2.22mm，平均磨损深度3.57mm，将磨损宽度设为Y，最大值为37.55mm，最小值23.23mm。

全部车辆车轮对两侧的磨损深度几乎相同，拖车的磨损深度则要高于动车。

三、调查过程及处理方案B2型不锈钢车辆车轮对踏面形成的梯形磨损，主要原因是因为闸瓦以及轮对的摩擦所形成的作用力所形成的，首先需要排除是否是基本制动单元TBU的原因和是否是因为闸瓦材料硬度的原因。

地铁车轮踏面对轮缘异常磨耗的影响与分析
胡雅婷;张枝森;宗志祥;葛亦凡;吕晟
【期刊名称】《智慧轨道交通》
【年(卷),期】2024(61)2
【摘要】针对上海地铁车辆车轮轮缘异常磨耗的问题,以3、4号线列车为例,进行
了车轮踏面换型跟踪试验,研究了在不同车轮踏面下,车轮各参数值的磨耗情况。

试
验结果表明:在LM踏面下的轮缘厚度磨耗值明显小于DIN5573踏面,LM踏面能进一步降低轮缘磨耗。

但由于LM踏面接触应力高于DIN5573踏面,因此4号线LM 踏面出现了微裂纹情况,但微裂纹深度较浅,未形成踏面剥离,不会影响运营安全以及后期的镟修工作。

此研究对列车减少轮缘磨耗以及后期车轮镟修工作具有参考价值。

【总页数】9页(P71-79)
【作者】胡雅婷;张枝森;宗志祥;葛亦凡;吕晟
【作者单位】上海地铁维护保障有限公司车辆分公司
【正文语种】中文
【中图分类】U260.331
【相关文献】
1.哈尔滨地铁1号线车轮踏面异常磨耗原因分析
2.上海地铁4号线车轮轮缘异常
磨耗原因分析及解决措施3.地铁车辆车轮踏面异常磨耗原因分析4.铁路货车车轮
踏面圆周磨耗及轮缘磨耗的原因分析及改进措施5.深圳地铁2号线车轮踏面异常
磨耗问题的原因分析及解决措施
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第17卷第8期铁道科学与工程学报Volume17Number8 2020年8月Journal of Railway Science and Engineering August2020 DOI:10.19713/ki.43−1423/u.T20191001地铁列车全车车轮不圆度对比测试分析迟胜超1,2，刘兵2，钱彦平2，张厚贵3，李明航4(1.西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都610031；2.青岛地铁集团有限公司运营分公司，山东青岛266000；3.北京市劳动保护科学研究所，北京100054；4.北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044)摘要：列车车轮表面磨耗会导致轮轨之间的动力相互作用增大，进而加剧车轮和钢轨的损耗，对车辆运营安全和轨道交通环境振动产生不利影响。

为定量分析地铁运营列车车轮不圆度，应用一种接触式车轮不圆度的测试方法，详细测试青岛地铁2号线某运营列车全部车轮的不圆度。

测试结果显示：测试列车的车轮多边形磨耗主要体现为前5阶和7-9阶；列车右轮的典型特征波长为0.4m，左轮的具备2个特征波长，分别为典型特征波长0.4m和0.25m；由于车辆服役线路整体呈现半环状曲线，左、右轮受力状态不同，长期作用下列车左、右轮磨耗状态差异显著。

此外，试验证明该方法操作简单，测量精度高，具有很好的工程应用性。

关键词：地铁列车；测试方法；车轮磨耗；车轮不圆度中图分类号：U231+.94；X593文献标志码：A文章编号：1672−7029(2020)08−2093−08Comparison test and analysis of wheel out-of-roundness of metro trainCHI Shengchao1,2,LIU Bing2,QIAN Yanping2,ZHANG Hougui3,LI Minghang4(1.State Key Laboratory of Traction Power,Southwest Jiaotong University,Chengdu610031,China;2.Operation Branch of Qindao Subway Group Co.,Ltd,Qindao266000,China;3.Beijing Municipal Institute of Labour Protection,Beijing100054,China;4.Beijing Jiaotong University,Beijing100044,China)Abstract:The wear of train wheels will lead to an increase in the dynamic interaction force between the wheels and rails,which in turn will aggravate the loss of wheels and rails,which will adversely affect the safety of vehicle operation and the vibration of the rail transit environment.In order to quantitatively analyze the degree of the out-of-roundness of metro train wheels,a contact measurement method for out-of-roundness,and detailed tests was performed for all wheels of an operation train serving on Qingdao Metro Line2.The test results showed that the wheel polygon wear of the tested train was mainly the first5th and7-9th orders;the typical characteristic wavelength of the right wheels of the train was0.4m,and the left wheels had two characteristic wavelengths, which are respectively0.4m and0.25m.Because the Qingdao Metro Line2showed a semi-circular curve,the 收稿日期：2019−11−15基金项目：北京市自然科学基金资助项目(3184047)；北京市财政项目(PXM2018-178304_000007)通信作者：张厚贵(1982−)，男，贵州安顺人，副研究员，博士，从事城市轨道交通引起的环境振动问题研究；E−mail：*********************铁道科学与工程学报2020年8月2094left and right wheels were in different contact states with rails inducing that the left and right wheel wear states were significantly different after long-term operating.In addition,the test data proves that the method is easy to operate,and has high measurement accuracy and good engineering applicability.Key words:metro train;test method;wheel wear;out-of-round随着地铁列车运营时间的增长，车轮会发生不均匀磨耗。

CRH2车轮磨耗分析老CRH2A车轮现状目前，我段配属的15组老CRH2A动车组（2028、2044除外），车轮轮径接近到限，部分已到限。

现对部分动车组车轮踏面磨耗和轮缘磨耗情况进行统计分析如下：一、运行磨耗运用中车轮平均磨耗量：踏面1.5mm（最大值9.5mm）；轮缘磨耗1mm（最大值2.2mm）。

二、镟修磨（损）耗1. 踏面平均镟修量（直径）：4.7mm，镟修最大值13.5mm。

2. 轮缘厚度与踏面镟修量的关系。

三、一个高级修周期磨耗量一个高级修周期（60万公里）磨耗量最小4.9mm，最大31.1mm。

其中，磨耗量大于10mm（800-790mm）车轮占总数的80.3%，为减少运用中换轮，建议运用中换轮比例不大于10%~20%，高级修轮径需控制在810mm左右。

四、当前到限情况1．接近或已到限车轮分布情况 2002、2003、2004、2005、2006、2007、2008、2009、2020、2024、2025部分轮对轮径小于800mm2. 轮径小于800mm轮对，2024 28条、2003 14条、2008 14条、2004 12条、2006 2条、2007 12条、2020 12条、2009 10条、2025 8条、2005 6条、2002 4条。

其中，2024 3车4条动轮、5车2条拖轮、6车4条动轮已到限；2020 5车2条拖轮已到限。

3. 老CRH2A动车组均已进行过次轮三级修，其中2030、2014、2023已进行或正进行第一次五级修， 2021、2020、2004、2005已接近五级修（距五级修10万公里以下），详见附表1。

4. 除2021，2023、 2004、2005、2009外，其余7组车在五级修前均需进行1次轮对修形。

现轮径和轮缘厚度大于800mm，28mm的轮对，基本能保证一次镟修并运行20万公里不超限。

2006、2008将在6月份镟修，2002、2007、2024将在7月份镟修，2003、2020、2025将在8月份镟修。

地铁车辆车轮踏面异常磨耗原因分析摘要：地铁车辆不仅启动制动次数多，而且站间距离短，减速大，在列车制动过程中，电空配合占据着非常重要的地位，通常以电动制动为主要方法。

仅当电制动不充足时，才使用空气制动做替补。

而当电动制动和空气制动不协调，势必会影响车轮踏面，甚至造成车轮踏面异常磨损、剥离等，进而缩短车轮使用年限。

针对城市基础制动应用中存在的实际问题和城市轨道车辆的制动特性，深入探究了地铁车辆踏面异常磨损的原因，同时提出几点可行性应对方案。

关键词：车轮踏面；磨耗；地铁车辆1.车轮踏面异常磨损原因分析1.1进一步分析易踏面磨损异常情况车轮踏面不可避免地会与闸瓦、钢轨直接接触，本文进一步探究了地铁列车拖车车轮踏面发生异常磨损，而动车并未发现此现象，由此断定不是钢轨造成的。

进一步调查研究列车的运营线路，发现正线弯道非常多，且弯道方向都向着一个方向。

因此，本文重点研究了车轮踏面磨损的根本原因，主要因拖车在弯道上多次施加控制制动导致的。

在曲线上，由于轮对与转向架构架往往存在一定偏角，迫使内侧车轮踏面外侧承担着巨大的闸瓦压力，使得车轮踏面磨损非常严重，这也正是轮对一侧踏面花纹磨损较为严重的原因。

1.2常用制动混合分析本次研究的地铁列车经常运用制动混合逻辑，一旦电制动能力储备不充足，必须在拖车上补充空气制动力。

空气制动和电制动之间的转换速度约为15km/h，6辆编组列车需要维持最大制动。

在不载荷作用下，列车制动相应计算也随时发生改变。

在计算列车制动时，等效减速度以每秒1.12米为主。

大量实践推理得出，其他线路列车通常以制动混合逻辑为主。

比如，ATO控车期间，很多地铁车轮踏面出现异常磨损和消耗，因为卡斯柯信号系统频繁触及大级别常用制动，在此情形下，电制动力无法达到制动减速度相应标准要求，致使制动系统充分融合列车制动力混合逻辑。

列车制动过程中，拖车必须持续不断地补充空气制动力，而本文研究的地铁列车出现很多同方向弯道，由此我们不难推断，车轮出现不同程度凹陷和损耗都与其存在必然联系。

地铁车辆车轮椭圆问题研究的开题报告一、研究背景和意义公共交通工具是现代城市运行不可或缺的组成部分之一，地铁作为城市快速交通系统之一，受到人们的欢迎。

而地铁车辆的轮胎作为其重要的构成部分，其性能的好坏不仅关系到地铁的运营效率与安全性，同时也会直接影响到乘客的舒适度以及环保性能。

因此，研究地铁车辆轮胎的性能，不仅是理论研究的需要，也是实际生产和生活的实践需求。

传统的轮胎设计和制造方法一般是以轮胎直径为基础进行的，但是在实际使用过程中，由于各种因素的影响，轮胎会出现椭圆形磨损，这种磨损对于地铁车辆的稳定性和运行效率有着很大的影响。

因此，研究地铁车辆轮胎的椭圆形磨损问题，对于提高地铁车辆的运行效率和安全性、降低运营成本有着十分重要的意义。

二、研究对象和研究内容本研究的研究对象是地铁轮胎的车轮椭圆形问题，具体包括以下内容：1. 地铁车辆轮胎形成椭圆形磨损的原因分析：椭圆形磨损是由什么原因引起的，需要分析地铁车辆的工作环境、线路情况、车辆运行状态等多种因素，找出造成轮胎椭圆形磨损的根本原因。

2. 地铁车辆轮胎椭圆形磨损影响因素分析：由椭圆形磨损引起的影响因素有哪些，需要考虑地铁车辆的稳定性、运行效率、舒适度等多个方面。

对椭圆形磨损对各个方面的影响进行综合分析。

3. 地铁车辆轮胎椭圆形磨损的解决方法研究：对于地铁车辆轮胎的椭圆形磨损，需要采取一些措施进行解决。

需要研究和提出一些有效的解决方案以改善轮胎的椭圆形磨损情况，提高地铁车辆的运行效率和安全性。

三、研究方法本研究采用的研究方法包括：1.理论分析法:通过对地铁轮胎的磨损原因、机理、形成规律等方面进行分析、研究，掌握轮胎的基本性能及其对车辆的影响，为后续的实验研究提供基础。

2.模拟仿真法:对地铁车辆的运行情况进行模拟,研究车轮椭圆形磨损的形成过程，在模拟过程中可以考虑各种因素的影响，如车速、路况、曲线半径等等。

通过模拟仿真可以更好地了解椭圆形磨损的形成规律。

地铁车辆车轮磨耗仿真研究丁军君;黄运华;李芾【摘要】在SIMPACK软件中建立地铁车辆动力学模型,基于FASTSIM算法和Braghin踏面磨耗模型,分析弹性滑动速度对磨耗的影响,并对车辆在直线、曲线和实际线路上运行时的车轮磨耗过程进行仿真.研究结果表明:磨耗计算中采用弹性滑动速度时结果更准确；车辆在直线上运行时,车轮磨耗分布在-30～35 mm范围内,没有轮缘磨耗发生；车辆在曲线上运行时,车轮磨耗分布在-50～40 mm范围内,踏面和轮缘同时出现磨耗,其磨耗速度远大于直线上的磨耗速度；车辆在国内某地铁线路上运行时,车轮磨耗主要分布在-50～40 mm范围内,以轮缘磨耗为主,轮缘和踏面上的磨耗速度均随着运营里程的增加而变慢,轮缘厚度随运行里程的增加线性减小.【期刊名称】《城市轨道交通研究》【年(卷),期】2013(016)010【总页数】5页(P73-77)【关键词】地铁车辆;车轮磨耗;仿真【作者】丁军君;黄运华;李芾【作者单位】西南交通大学机械工程学院,610031,成都;西南交通大学土木工程博士后流动站,610031,成都;西南交通大学机械工程学院,610031,成都;西南交通大学机械工程学院,610031,成都【正文语种】中文【中图分类】U260.331+.1车轮磨耗是影响地铁运输安全性和经济性的重要因素。

车轮磨耗后，车辆平稳性变差，临界速度下降。

同时，由于车轮镟修等原因将造成运营成本增加。

目前，国内对地铁车辆车轮磨耗的研究集中在车轮踏面的异常磨耗上［1－5］;而车轮磨耗仿真研究始于上世纪90年代，且主要集中在重载货车和高速列车上［6－7］，尚未应用于地铁车辆。

本文对地铁车辆的车轮磨耗行为进行研究，通过建立地铁车辆系统动力学模型，结合轮轨滚动接触理论和车轮磨耗模型，对车轮磨耗过程进行仿真，得到车轮磨耗后的踏面形状和磨耗分布，为地铁车辆车轮磨耗问题的研究提供一定的参考依据。

1 车轮踏面磨耗模型Braghin在BU 300全尺寸试验台上对轮轨磨耗进行试验，并根据试验结果建立了车轮踏面磨耗数值模型［8］。

第51卷第6期2020年6月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.51No.6Jun.2020地铁车轮凹陷磨耗对踏面接触应力的影响周志军，李伟，陈斌，温泽峰(西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都，610031)摘要：针对地铁列车运营后出现的车轮踏面滚动接触疲劳现象，利用有限元软件ABAQUS 建立考虑轮轨真实几何关系的三维弹塑性轮轨接触数值仿真模型，结合现场调查车轮磨耗结果和轮轨接触几何关系分析，计算分析车轮不同凹陷磨耗状态对踏面材料应力应变状态的影响。

研究结果表明：车轮踏面主要凹陷磨耗区域为车轮踏面横向位置−30~50mm 处，轮轨接触几何关系呈强非线性特性，其轮轨接触点位置集中在车轮踏面横向位置20～32mm 或−32~−20mm 。

车轮不同凹陷磨耗状态下的轮轨接触状态差异显著，在磨耗突变区(−30~−20mm)轮轨接触斑呈狭长椭圆分布，导致相同载荷下轮轨接触应力较大。

当轮对向外轨横移时，车轮凹陷磨耗接触区域材料易进入屈服状态，此时车轮踏面沿接触斑深度方向0~3.6mm 范围内V on-Mises 等效应力最大，踏面表层材料等效塑性应变最大。

车轮踏面出现凹陷磨耗后，车辆频繁地通过小半径曲线时易在磨耗突变区造成较高的等效应力和等效塑性应变，从而导致轮缘根部表面材料产生剥离损伤。

关键词：地铁；车轮凹陷磨耗；剥离损伤；弹塑性；V on-Mises 等效应力；塑性应变中图分类号：U270.1文献标志码：A开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2020）06-1712-09Influence of metro wheel hollow-worn on contact stress ofwheel treadZHOU Zhijun,LI Wei,CHEN Bin,WEN Zefeng(State Key Laboratory of Traction Power,Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China)Abstract:In view of the phenomenon that wheel tread fatigue damage occurs after metro train operation,a three-dimensional simulation model of wheel-rail elastic-plastic contact considering the true geometry of wheel-rail was established by using the finite element software bined with the test results of wheel wear and the analysis of wheel-rail contact geometry,the effects of wheel hollow-worn on the stress and strain states of the tread material were investigated.The results show that the main wear area of hollow-worn wheel tread is from −30to 50mm in the lateral position of the wheel thread.The position of wheel-rail contact point is concentrated in from 20to 32mm or from −32to −20mm in the lateral position of the wheel thread,and the contact geometry is stronglyDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.06.026收稿日期：2019−10−29；修回日期：2019−12−29基金项目(Foundation item)：国家重点研发计划(2016YFB1200501−005)；四川省科技计划项目(2019YFH0053)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(A0920502051904−43)(Project(2016YFB1200501−005)supported by the National Key Research and Development Program of China;Project(2019YFH0053)supported by the Science and Technology Plan of Sichuan Province;Project(A0920502051904−43)supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities)通信作者：温泽峰，博士，研究员，从事轮轨关系及减振降噪研究；E −mail:*****************第6期周志军，等：地铁车轮凹陷磨耗对踏面接触应力的影响non-linear.The shape of wheel-rail contact area varies obviously under different wear conditions.In abrupt wear region(from−32to−20mm),the shape of wheel-rail contact patch shows a narrow ellipse,which leads to greater wheel-rail contact stress under the same load.When the wheelset moves to the outer rail,the material in the contact area of wheel hollow-worn is easy to enter the yield state.At this time,the V on-Mises equivalent stress of wheel reaches the maximum in the range of0−3.6mm below the contact patch,and the equivalent plastic strain of tread surface material reaches the maximum.When the vehicle with hollow-worn wheels passes through the small radius curve frequently,high equivalent stress and equivalent plastic strain in the abrupt wear region occur, resulting in shelling damage of the wheel flange root.Key words:metro;wheel hollow-worn;shelling damage;elastic-plastic;V on-Mises equivalent stress;plastic strain地铁车辆在运行过程中受线路条件、轮轨参数匹配、运行速度和频繁牵引制动等因素的影响，车轮踏面不可避免地发生磨耗和疲劳损伤等现象。

中南大学网络教育学院专科毕业大作业学习中心：专业：机械电子工程学生姓名：张天民学号： 09111520016045评定成绩：评阅老师：2011 年 06 月 10 日内容摘要轮轨滚动接触疲劳一直是铁路工业中难以解决的老问题。

人们采用了各种方法和措施来阻止和减少它的危害，如研制轮轨新材料、优化轮轨型面匹配以减少轮轨接触应力、以及改善轨道和车辆结构性能来减少轮轨之间的动力作用等，但效果不显著。

轮轨滚动接触疲劳的破坏现象主要为轮轨接触表面剥离、压溃、龟裂、波浪形磨损、轮缘磨损和钢轨侧磨及断裂等。

这些破坏现象和很多因素有关，本文主要针对踏面几何形状的变化对轮轨接触应力的影响进行研究。

接触表面磨损是轮轨表面材料在接触力反复作用下的疲劳破坏结果。

轮轨材料从表面到深度领域内的疲劳破坏现象主要由较大的且反复作用的轮轨接触应力引起。

本文用赫兹接触理论推导接触应力计算公式，对轮轨接触应力进行了详细的计算，并研究了影响轮轨接触应力的各种因素。

本课题将通过查阅资料，根据国内外对接触磨损的评价标准，重点对LM车轮踏面在P60轨道下进行了计算，分析了不同轨底坡和踏面形状对接触应力产生的影响，得到了各种不同工况下合理的轨底坡、踏面形状和轮轨组合，为工程实际提供理论依据。

关键词：接触应力，踏面形状，接触应力曲线I第1章绪论1.1研究背景1.1.1世界城市轨道交通概况城市轨道交通是指在轨道上行驶或以导向系统行驶的、服务于城市的交通。

作为城市公共交通系统的一个重要组成部分，目前城市轨道交通有地铁、轻轨、市郊铁路、有轨电车以及悬浮列车等多种类型，号称“城市交通的主动脉”。

国外城市轨道交通起步较早，德国、美国、日本等国都已形成完善的城市轨道交通网络。

世界上第一条城市轨道线是1882年在巴黎诞生的，最初原型只不过是一种仅供14人乘坐的单向“公共汽车”。

它有固定的线路、价格和停靠点，随后演变成用马拉的轨道车。

工业革命后，随着城市的发展，城市轨道作为一种新型的交通工具，逐步走上了历史的舞台。

2020 年车給儷修牆而时地铁小俸栓曲钱段外轨侧腐欢展彰磅的仿哀今析**国家自然科学基金项目(51708221 )；江西省自然科学基金项目(20171BAB206055)；江西省教育厅科研基金项目(GJJ 150508)刘杨煜王少锋刘林芽(华东交通大学土木建筑学院,330013,南昌〃第一作者,硕士研究生)摘 要 建立常用的车辆-轨道耦合动力学分析模型计算轮轨动态相互作用，基于非椭圆接触模型进行轮轨滚动接触 分析。

选用改进的Archard 材料磨损模型计算材料磨耗，分析地铁A 型车及B 型车的3种车轮锭修踏面分别对小半径 曲线外轨侧磨发展的影响。

分析结果表明：对每种做修踏 面，钢轨服役的不同时期外轨侧磨增加的速率均不相同，有快有慢;外轨侧磨的发展可大致分为无侧磨阶段、侧磨平稳增长阶段及侧磨极速增长阶段;在后两阶段中，同种籬修踏 面侧磨发展趋势近乎相同。

对于地铁B 型车而言，将车轮鍍修成DIN5573型有利于延缓外轨侧磨的发展。

关键词 地铁；小半径曲线段；车轮隸修踏面；钢轨侧磨； 仿真分析中图分类号 U270.331+1 ；U213.4+2DOI : 10.16037/j. 1007-869x.2020.11.017Simulation Analysis of Influence of Wheel Tread on Development of Outer Rail Side Wear of Small Radius Curve in MetroLIU Yangyu, WANG Shaofeng , LIU LinyaAbstract A vehicle-track coupling dynamics analysis model is established to calculate the wheel-rail dynamic interaction.Wheel-rail rolling contact analysis is conducted based on thenon-elliptic contact model. Improved Archard material wearmodel is used to calculate the material wear, to analyze the de ­velopment of the rail side wear of the three metro wheel treads under the metro type-A and type-B vehicles. The analysis resultsshow that the rate of increase of side wear in different periods ofrail service is different ； the development of side rail wear ofmetro outer rail can be roughly divided into three stages : side ­less wear , side wear smooth growth and side wear speed increas ­ing. Once the side wear occurs, the side wear strength of thesame kind of metro wheel tread develops at similar speed. Forthe type-B vehicles , lathing the wheel into type DIN5573 willhelp to delay the development of the side rail wear.Key words metro ； small radius curve ； wheel thread ； railside wear ； simulation analysisAuthor's address School of Civil Engineering and Architec ­ture, East China Jiaotong University, 330013, Nanchang , China地铁车辆轮对在使用过程中不断地被磨耗,必须对其及时维修保养(主要是锁修)［1］ o 我国北京、 南京、杭州及深圳等城市地铁车辆车轮踏面大部分锁修成LM 型踏面⑵。

轮对踏面状态对地铁车辆动力学性能的影响发布时间：2021-06-04T02:44:34.205Z 来源：《中国科技人才》2021年第9期作者：孙瑞卿郭叶星[导读] 从物理角度设计地铁列车踏面形状的时，理想的模型应该是地铁列车的踏面形状和轨道的磨损的形状应该大致相同，从而减少了车轮的磨损程度。

洛阳市轨道交通集团有限责任公司河南洛阳 471000摘要：在地铁车辆行驶过程中，车轮踏面状态具有不同类型的几何关系，并且这种力关系始终会影响车轮的动力性能。

以及车轮踏面与轨面相对接触面积关系，性能影响比较，从而发现两者之间的几何差异。

关键词：踏面状态；地铁车辆动力学性能；影响前言：当车辆行驶时，车轮踏面的形状和轨道接触面积会影响车辆的动力以及车轮和轨道之间的轮轨关系。

因此，标准的轮对内侧距不仅会改善车辆的动态性能也可以延长车辆的使用寿命。

车轮的踏面外形是轮轨系统的关键要素之一。

这不仅与车辆的动态性能有关，而且与车轮和轨道之间的磨损有关。

选择合适的轮距不仅可以改善车辆的动态性能，而且可以减少轮轨之间的磨损，降低制造和维护成本，提高车轮的可靠性和车轮寿命，并且可以延长使用寿命。

一、两种车轮踏面外形与 60kg/m 的钢轨匹配接触关系从物理角度设计地铁列车踏面形状的时，理想的模型应该是地铁列车的踏面形状和轨道的磨损的形状应该大致相同，从而减少了车轮的磨损程度。

当车轮相对移动时，请确保车轮踏面与钢轨上的一点接触。

这样可以减少车轮端部的侧向磨损，并确保列车在轨道上安全行驶，以及弧形轮的运动。

因此，这种类型的轨道在我国被广泛使用。

在德国和我国的地铁车辆车轮踏面不同，与60kg / m的钢轨不匹配，存在巨大差异。

德国地铁车辆车轮踏面和我国地铁车辆车轮踏面的等效锥度之间存在一定差异，并且该差异在整个车辆的动态性能上产生了很大差异。

它有助于更好地保持两中地铁车辆车轮踏面踏面形状。

二、地铁车辆运行稳定性受到不同踏面的相应影响要观察地铁车辆的稳定运行，请考虑地铁蜿蜒时的临界速度。