列车轮轨黏着力在线估测计算方法

轮轨粘着系数
轮轨粘着系数是指轮轨间摩擦力与垂直于轨道的力之比，它是衡量列车牵引力和制动力的重要参数。

轮轨粘着系数越大，列车牵引力和制动力越大，行驶安全性越高。

轮轨粘着系数受多种因素影响，主要包括以下几点：
1. 运行速度：研究表明，轮轨粘着系数随着运行速度的增加而减小。

当速度较高时，轮轨间的摩擦力降低，粘着系数下降。

2. 钢轨条件：钢轨的干燥程度、光滑程度等因素会影响轮轨粘着系数。

在干燥条件下，轮轨粘着系数较高；而在潮湿或污浊的钢轨上，粘着系数降低。

3. 车轮和轨道的状况：车轮和轨道的磨损、裂纹、污物等会影响轮轨粘着系数。

良好的车轮和轨道状况有助于提高粘着系数。

4. 时间：轮轨粘着系数会随着时间的变化而变化，例如在列车行驶过程中，轮轨间的摩擦力会逐渐降低。

为了提高轮轨粘着系数，可以采取以下措施：
1. 优化列车运行工况，适当降低运行速度，以提高粘着系数。

2. 保持钢轨的干燥和清洁，减少污物和冰雪等对轮轨粘着系数的影响。

3. 定期检查和维护车轮和轨道，确保其良好状况，提高粘着系数。

4. 采用先进的列车控制和牵引系统，实时调整列车牵引力和制动力，以充分利用轮轨粘着系数。

需要注意的是，轮轨粘着系数的研究和应用是一个复杂的过程，实际操作中需要考虑多种因素，以提高列车行驶的安全性和效率。

第３　３卷，第１期 中国铁道科学Ｖｏｌ．３３Ｎｏ．１　２　０　１　２年１月 ＣＨＩＮＡ　ＲＡＩＬＷＡＹ　ＳＣＩＥＮＣＥ　Ｊａｎｕａｒｙ，２０１２　文章编号：１００１－４６３２（２０１２）０１－００８６－０７重载轮轨黏着特性的数值分析常崇义１，２，王成国１，２，钱立新１，２，王俊彪１，２（１．中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心，北京　１０００８１；２．中国铁道科学研究院高速轮轨关系试验室，北京　１０００８１） 摘　要：基于ＡＬＥ（Ａｒｂｉｔｒａｒｙ　Ｌａｇｒａｎｇｉａｎ　Ｅｕｌｅｒｉａｎ）有限元建立稳态轮轨滚动接触的三维有限元模型。

利用该模型计算和分析重载轮轨滚动接触的黏着特性，并研究不同速度等级对重载轮轨黏着蠕滑特性的影响。

用该模型对重载大功率机车车轮在轨道上从制动、惰行到牵引过程进行计算，得到了这一过程中轮轨接触状态的变化规律和黏着特性曲线。

在重载大功率机车从制动、惰行到牵引的过程中，轮轨纵向摩擦力由反方向饱和状态逐渐转变成牵引方向饱和状态，而轮轨横向摩擦力始终呈反对称性分布，其最大值位置先是逐渐靠近接触斑中心，然后又逐渐远离之；摩擦力矢量呈旋转分布，其方向从与运动方向相反逐渐变为与运动方向相同，其旋转中心从轮缘附近逐渐进入接触斑，随后又逐渐向轮缘一侧移动；当轮轨纵向蠕滑率较小（≤０．００３）时，黏着力随纵向蠕滑率的增加而近似线性增加，但运行速度对此影响不大；进入大蠕滑率（＞０．００３）区域后，黏着力随蠕滑率的增加而减小，并且速度越高，黏着力降低得越快。

关键词：轮轨滚动接触；ＡＬＥ；有限元；黏着；滚动圆半径；大功率机车 中图分类号：Ｕ２６０．１１５ 文献标识码：Ａ　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－４６３２．２０１２．０１．１３　收稿日期：２０１１－０４－１０；修订日期：２０１１－０７－０４　基金项目：国家“八六三”计划项目（２００９ＡＡ１１０３０２）；铁道部科技研究开发计划项目（２００８ＹＦ０３）　作者简介：常崇义（１９７４—），男，山西榆次人，副研究员，博士。

轮轨水平力、垂直力地面测试方法1主题内容和适用范围本标准规定了轮轨水平力、轮轨垂直力的地面测试方法。

本标准适用于在铁路现场钢轨上粘贴应变片以测试具有准静态特性的轮轨水平力和垂直力。

2术语2.1轮轨水平力：由于轮踏面和钢轨顶面之间的蠕滑、摩擦或车轮轮缘和轨头侧面的接触等因素所引起的车轮在轨道横向、垂直于钢轨断面对称轴作用到钢轨上的力。

2.2轮轨垂直力：由于机车车辆自重及各种动力干扰因素所引起、车轮在平行于钢轨断面对称轴方向作用到钢轨上的力。

2.3准静态特性的轮轨水平力和垂直力：是指频率范围较低，在轨道中传递、分布的规律可按静力考虑的力，车轮在非接头区，轨面无剥离、擦伤、波磨等病害的部位所产生的力可按准静态力考虑。

3试验3.1仪器、工具及材料3.1.1仪器动态电阻应变仪，记录、分析仪器（光线示波器、磁带记录仪或其他数据采集分析仪），水平力测试仪。

3.1.2 工具500V摇表，100kN水平力标定器，2ookN垂直力标定器，扭矩标定器及其他必备工具。

3.1.3材料a应变花，采用成90°正交的应变花，如图1所示。

宜采用应变片标距为5mm, 阻值为120Q。

b.粘合剂；c.防潮剂；d.其他粘贴及联接应变片的必备材料。

3. 2应变花粘贴及绝缘3.2.1粘贴断面、位置和方位测试水平力的应变花分别贴在离枕盒中心线110mm的两个断面离轨底边缘20mm处，轨底上表面和下底面各贴4个，应变片的方向与钢轨纵向成45°角, 见图2。

测试垂直力的应变花分别贴在离枕盒中心线110mm的两个断面上。

贴片位置是在轨腰两侧的中和轴上。

应变片的方向与钢轨纵向成45°角。

见图3.03.2.2贴片及绝缘性能检查按应变片正规粘贴工艺将应变花按上述规定的断面、位置、方位进行粘贴。

再粘贴接线端子，焊接引线，进行绝缘性能检验，要求绝缘电阻达500M Q以上。

3.3组桥测试水平力按轨底上表面和下底面分别组成两个桥，各应变片在桥臂上的位置见图2,国2水平力贴片艮组怫Y車直力點片&组桥测试垂直力的4个应变花组成一个桥，各应变片在桥臂上的位置见图33.4测试仪器配套框图见图4岀43. 5 贴片质量检验将测试水平力的轨底上、下表面两桥按图4所示的接线方式分别接入应变仪的两个通道，并分别调平。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910143209.6(22)申请日 2019.02.26(71)申请人 北京市劳动保护科学研究所地址 100054 北京市西城区陶然亭路55号(72)发明人 邬玉斌　宋瑞祥　吴雅南　何蕾　刘必灯　吴丹　张婧　(74)专利代理机构 北京路浩知识产权代理有限公司 11002代理人 王莹　李相雨(51)Int.Cl.G06F 17/50(2006.01)(54)发明名称列车轮轨力确定方法及系统(57)摘要本发明实施例提供了一种列车轮轨力确定方法及系统，所述方法根据沿钢轨方向的不同位置处的钢轨振动加速度及列车轮轨力确定模型，计算出列车在沿钢轨方向的不同位置处的轮轨力，即确定出了列车在不同的运行速度时对应的轮轨力，计算出的列车的轮轨力作为列车振动影响数值仿真计算模型的输入源强，能够更加准确全面的计算分析列车在车站附近运行时对周围环境的振动影响。

权利要求书2页 说明书7页 附图3页CN 109918753 A 2019.06.21C N 109918753A权　利　要　求　书1/2页CN 109918753 A1.一种列车轮轨力确定方法，其特征在于，包括：获取列车运行时沿钢轨方向的不同位置处的钢轨振动加速度；基于沿钢轨方向的不同位置处的钢轨振动加速度及列车轮轨力确定模型，计算所述列车在不同位置处的轮轨力；其中，所述列车轮轨力确定模型用于表征钢轨振动加速度与轮轨力之间的关系。

2.根据权利要求1所述的列车轮轨力确定方法，其特征在于，所述列车轮轨力确定模型具体通过如下方法构建：构建列车简化模型，并确定所述列车的轮系运动微分方程；基于所述轮系运动微分方程以及快速傅里叶变换原理，确定所述列车轮轨力确定模型。

3.根据权利要求2所述的列车轮轨力确定方法，其特征在于，所述列车简化模型具体为：二系弹簧-质量模型。

借助列车运行阻力在线测量测定牵引力和制动力
F.Rick
【期刊名称】《变流技术与电力牵引》
【年(卷),期】2003(000)006
【摘要】通过在线求得列车运行阻力而无需直接测量,就可测定列车中机车动车的牵引力和制动力.这是一种获得专利的测量方法.这种测量方法用于动车组时,尤其是动力分散的动车组时有许多优点,它也适用于创新的车辆,例如磁悬浮铁路的车辆.【总页数】4页(P39-42)
【作者】F.Rick
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】U212.24
【相关文献】
1.牵引力和制动力与粘着力的制约关系 [J], 陈延应
2.机车牵引力与制动力的分析 [J], 周法孔
3.城轨车辆救援工况下的牵引力及制动力控制分析与研究 [J], 曹增明;周利;彭驹
4.极不均匀载荷条件下列车的牵引力和电制动力分配方案 [J], 刘帅;陈敏;郭燕辉;延娓娓
5.基于LM神经网络模型的机车牵引力和制动力的计算 [J], 刘典政;冯晓云
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列车防滑控制与不利黏着时制动力计算
方少安
【期刊名称】《铁道车辆》
【年(卷),期】2011(049)001
【摘要】分析了影响黏着的基本因素和国内外关于黏着系数的规定,介绍了防滑控制的方法,并结合列车运行的实际情况及试验经验,提出了轮轨间不利黏着状态下的制动力计算方法.
【总页数】3页(P30-31,39)
【作者】方少安
【作者单位】长春轨道客车股份有限公司,基础研发部,吉林,长春,130062
【正文语种】中文
【中图分类】U270.2
【相关文献】
1.城轨列车混合制动防滑控制技术研究 [J], 张龙平;石喆文;李国庆
2.高速列车再生制动防滑控制及仿真研究 [J], 陈哲明;曾京;关庆华
3.南京地铁宁高城际线列车防滑控制方案 [J], 康亚庆
4.基于层次分析法的列车防滑控制评价方法 [J], 刁锋; 朱文良; 秦凌光; 吴萌岭
5.基于黏着力观测器的列车空气制动防滑控制 [J], 马天和;吴萌岭;田春
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轮轨接触力新的连续测量法
Ishida,H
【期刊名称】《国外铁道车辆》
【年(卷),期】1998(035)002
【摘要】介绍日本铁路新干线开发的车轮作用力与脱轨系数连续测量方法和测量装置。

在车轮上贴上应变计电桥，即可在车辆云海吉测定车轮的横向力、垂向力、脱轨系数以及轨箱垂向加速度等参数，测量频率高达１００Ｈｚ。

经东日本铁路高速运行试验，证实这种测量方法和测量装置性能良好，具有一定的实用价值。

【总页数】6页(P19-24)
【作者】Ishida,H
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】U270.11
【相关文献】
1.内部存在裂纹的轮轨接触力学分析 [J], 汪金余;孙传喜;张军
2.轮轨直线滚动过程接触力学性能计算方法rnlinear rolling contact [J], 黄龙文;李正美;安琦
3.CRH3型动车组车轮多边形化对轮轨接触力的影响 [J], 邢远; 阚前华; 徐祥
4.CRH3型动车组车轮多边形化对轮轨接触力的影响 [J], 邢远; 阚前华; 徐祥
5.轮轨接触力学教学与实践的改革探讨 [J], 祁亚运;郑国锋;陈兆伟;崔晓璐
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高速轮轨水介质存在下的黏着特性数值研究轮轨黏着是关系高速铁路行车安全和正常运营的关键问题。

在铁路运输的研究中,轮轨黏着是指车轮和钢轨在滚动接触时的摩擦力。

在列车运行过程中牵引力和制动力的实现都依赖于轮轨黏着。

一般来说,轮轨表面处于干燥状态时,黏着系数没有太大变化。

但是,当遇到雨天或下雪等天气,钢轨表面湿滑,黏着系数变化很大。

尤其在高速时,黏着系数会变得很低。

由于低黏着造成的列车牵引能力不足而引起的最常见的结果是列车误点,直接影响铁路的正常运营。

而低黏着造成的制动力不足则导致制动距离变长,从而引起安全问题,甚至造成列车冒进信号、冲出站台或者列车相撞等严重的行车安全事故。

此外低黏着还会引起的车轮在钢轨上空转或滑行,造成车轮踏面或钢轨轨头擦伤。

因此,不管是从经济效益还是从列车运行安全方面来讲,对钢轨表面存在水介质情况下的黏着机理的研究显得尤为重要。

由于轮轨黏着对铁路运输的重要作用,围绕此方面的研究已进行多年,但是仍未达成共识,差异较大。

考虑到数值研究的困难,目前国内外研究人员的研究手段大部分是以试验研究为主。

Ohyama等和Chen 等利用双盘对滚试验装置对水润滑条件下的轮轨黏着开展了一系列的试验研究。

他们的研究表明了接触表面粗糙度和水温对黏着系数有很大的影响。

其中值得一提的是,Ohyama 等在文献[5]中对400km/h 条件下表面粗糙度对黏着系数的影响进行了研究,这是目前黏着试验所达到的最高速度。

Zhang 等运用全比例尺寸的高速轮轨滚动试验台系统研究了水介质存在时高速轮轨黏着特性。

此外,Gallardo-Hernandez、Lewis和Wang等分别研究了水润滑条件下轮轨黏着,得到了水润滑条件下的轮轨蠕滑率/力关系。

相比于试验研究数值研究方面进展比较缓慢。

最早Ohyama 等基于膜厚的经验公式,将弹流理论引入到轮轨黏着的研究中,研究了轮轨粗糙表面的介质黏着特性。

随后,Chen H 等对水介质的情况进行了完全数值分析。