- 张镇晖;韦凯;彭神佑;尹盛文;王中钢;
为实现对重载列车运行过程中轮轨接触力的准确识别与预测，文章提出了一种基于轮周非接触应变大数据与神经网络的列车轮轨力解耦预测新方法。为此，建立了重载列车“轮对-钢轨”接触的精细有限元数值仿真模型，并开展了轮周应变灵敏度分析，确定了列车车轮的最佳应变采集半径和采集点布局方案。通过研究多组数值仿真模型中应变采集点的大量应变数据，以及接触斑的垂向力与横向力，探究了列车在不同运行状态下的轮轨接触区域动态响应，从而揭示列车从匀速运行进入加速状态后，接触斑区域的应变、接触力等关键响应的变化规律。进一步建立应变和接触力的大数据集，并对“接触力-非接触位置应变”关联的神经网络进行训练，成功建立了轮轨接触力关于轮周非接触应变的神经网络模型，从而实现列车接触斑处接触力的实时解耦、准确预测。建立的神经网络模型具有计算效率高与预测精度高的双重优势，能够有效指导重载列车轮轨接触力解耦识别和列车脱轨系数求解等工程应用。
2025年02期 No.303 15-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 2708K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 苏柯;苏永章;刘永强;岳译新;梁锦发;王宇兵;
我国地铁铝合金车体技术历经技术引进、国产化突破、企业级自主创新、国家级协同创新4个阶段，并已建成中国标准地铁列车技术平台，实现了从依赖进口到自主可控的跨越。文章以中车株洲电力机车有限公司4代地铁“B型车”技术平台为例，系统梳理了国内地铁铝合金车体技术的发展历程，阐明其技术发展规律与驱动机制。研究表明，技术迭代由技术创新、市场需求、成本优化、政策引导协同驱动。未来，技术将向全生命周期模块化、绿色化和智能化深度发展，助力我国轨道交通装备国际竞争力提升。
2025年02期 No.303 27-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1537K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 宋宗莹;商雯斐;吕军;刘操;王兴中;
重载列车群组运行已成为未来铁路运输的潜在发展方向。相比于单车运行列车，低间距运行群组列车存在后车头部抵近前车尾部运行的情况，从而导致后方列车气动特性随之发生改变。文章基于某典型型号机车与敞车构成的“五车编组”简化模型，采用SST k-ω湍流模型与基于SST k-ω的IDDES湍流模型的稳态、瞬态计算组合方法，分别针对80 km/h条件下单车运行和200 m间距群组运行的重载列车进行了有无前车的气动性能对比研究。研究结果表明，相比于单车运行，列车群组运行可有效降低群组中次位列车及其后方列车的气动阻力。在80 km/h车速下，后方列车整车气动阻力降低8.30%，其中头车气动阻力降幅达9.05%，尾车气动阻力降幅达7.91%；群组运行列车中前车尾部存在明显的长距离尾流拖曳区，并在向下游延伸过程中在后方列车头车前部与后方列车附面层汇合，形成联结前后列车的低速区域；后方列车头部受高速气流冲击得到明显的减弱。此外，群组运行次位列车前侧正压区同样出现压力小幅减弱的现象，这说明前车尾流可有效减小后方列车运行时受气流冲击形成的正压分布区。车身表面压力分布也体现相似特征，头车表面冲击气流形成的强正压区得到了一定缓解。因此，构建列车群组可有效改善列车运行过程中气动特性，进一步降低重载列车开行能耗，提升重载列车开行效率。
2025年02期 No.303 34-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1761K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 孙玮楠;池茂儒;谢雨辰;蔡吴斌;张笑;陈永发;
针对高速动车组既有轮轨关系导致的车辆动力学性能变差和更高速度下车轮踏面磨耗加剧这两个显著问题，文章提出一种兼顾轮轨关系、动力学性能与磨耗性能的踏面优化设计方案，旨在降低LMA踏面与60N钢轨匹配时因等效锥度过低引发的晃车风险，进一步降低车轮磨耗。通过轮轨接触分析揭示了LMA踏面匹配60N钢轨和过打磨钢轨导致的车轮等效锥度较低的原因，基于车轮踏面逆向设计法在保留原有轮轨接触特性的前提下提高名义等效锥度，得到LMA＿opt1踏面优化方案。在此基础上建立车辆动力学模型与基于Archard理论的磨耗预测模型双重验证体系，研究发现首轮优化虽然改善了车辆动力学性能，但加剧了车轮磨耗，继而通过等效锥度曲线非线性优化手段，在保持LMA＿opt1名义等效锥度的基础上重构轮轨接触关系，得到LMA＿opt2踏面优化方案，并对其动力学性能和磨耗特性进行仿真验证。研究结果表明，二次优化方案中的LMA＿opt2踏面进一步优化了轮轨接触关系，匹配60N钢轨的车轮名义等效锥度提高至0.04，轮轨接触带宽扩大了15%；在动力学性能方面，该方案有效解决车速100～200 km/h工况下的一次蛇行晃车问题，提高了车辆系统的稳定性；在磨耗特性方面，该方案有效降低了车轮轮缘磨耗量，缓解常接触区的凹坑型磨耗，降低了磨耗后踏面名义等效锥度的增长速度。
2025年02期 No.303 43-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 2898K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 魏高恒;
中低速磁浮是一种安全性好、振动噪声小的轨道交通制式。目前国内中低速磁浮线路的运行速度普遍较低，多为100 km/h左右。其中，作为列车悬浮和导向直接载体的磁浮轨道是磁浮提速的关键。为了得到中低速磁浮提速后轨道的动力响应，文章以某中低速磁浮线路为研究对象，建立了中低速磁浮列车-轨道耦合动力学模型，并基于模型进行了动力学仿真计算，最终在该线路上完成了现场试验。研究结果表明，动力学仿真结果和现场测试结果相近，动力学模型能较好地模拟轨道的动力响应；轨道结构动力作用较小，磁浮交通非接触运行的优势明显；轨缝垂向错位对F轨振动加速度有较大影响，对F轨位移和动力系数影响较小；车体振动加速度、车辆平稳性指标随着速度的增加而增大，但均满足规范要求。
2025年02期 No.303 56-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 2075K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 侯宇轩;黄志辉;陈学景;田明洁;江慧;延博瀚;
为了改善25T型客车运行时的横向平稳性能，文章基于开关型天棚阻尼半主动控制策略，利用MATLAB/Simulink软件搭建了二系横向减振器模型，并联合多体动力学软件Simpack进行动力学仿真分析。在传统半主动控制模型的基础上，考虑减振器节点刚度对半主动控制效果的影响，并对比分析了被动控制、传统半主动控制和考虑节点刚度的半主动控制对车辆的运行平稳性、运行稳定性和曲线通过性能的影响，分析时滞对控制效果的影响。仿真结果表明，半主动控制可以很好地改善车辆横向平稳性能，但是会降低车辆的非线性临界速度。其中，相较于被动控制，采用传统半主动控制与考虑节点刚度的半主动控制的横向平稳性指标分别降低了14.5%与15.8%，非线性临界速度分别降低了8.09%与6.94%，而两者对车辆的曲线通过性能影响不大，均有足够的安全裕度。为保证半主动控制的效果，应将系统响应时滞控制在80 ms以内。
2025年02期 No.303 64-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 2529K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 蒋咏志;谢阿富;刘文杰;冉帅;邬平波;
制动夹钳作为制动系统的执行机构，是保证列车安全行驶的重要部件。目前市场上缺乏针对轨道梁制动悬挂式单轨列车的制动夹钳试验台，为验证制动夹钳的安全性和可靠性，文章设计了一种用于测试和评估制动系统性能的试验台，包括模拟工况装置、制动夹钳调整机构等多个独立模块，并建立试验台及制动夹钳的三维模型，最后利用有限元分析软件，对制动夹钳、模拟工况装置中的链轮驱动轴在工作状态下的受力进行仿真分析，计算各部件的变形和等效应力等。仿真结果表明，制动夹钳变形量以及最大等效应力在Q345钢的屈服强度和弹性形变范围内，驱动轴的总变形量和最大等效应力在45钢的屈服强度和弹性形变范围内，满足设计需求，同时也为后续的结构优化提供了方向和依据。
2025年02期 No.303 74-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1975K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘超;赵文学;范军;韩庆利;陈秉智;
为使动车组制动方式更加经济环保，文章在既有时速400公里动车组转向架基础上，开展线性涡流制动装置安装方案研究，并结合转向架结构及其限界要求，对构架和轴箱结构进行适应性改进。为确保改进结构安全可靠，对构架组成和轴箱组成进行了静强度和疲劳强度仿真分析，并开展试验验证工作；根据涡流制动缓解、工作和故障工况占比，对轴箱轴承使用寿命进行计算校核；针对涡流制动装置的缓解和制动工况，对整车动力学性能进行了仿真分析。结果表明，改进后的转向架各零部件结构安全可靠，可满足高速安全运用要求。该研究方案可为高速动车组涡流制动设计方案提供参考。
2025年02期 No.303 80-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1933K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 陈希隽;张宝珍;郑玄;林东阳;陈三猛;
针对城市化进程中市域快速列车全隧道运行面临的空气动力学挑战，文章聚焦列车穿越隧道时诱发的瞬态压力波动及隧道出口微气压波问题，通过揭示复杂流场下的气动载荷分布规律，构建了兼顾乘客乘坐舒适性与环境噪声控制要求的技术指标体系。综合运用基于多物理场数值模拟、列车空气动力学动模型试验系统以及实车动态测试，系统开展了隧道内的气动性能仿真与试验研究。研究结果表明，车体表面压力幅值与运行速度的2.0～2.2次方呈正相关，其最大（正/负）压力峰值均低于车体疲劳强度阈值4 000 Pa。隧道壁面压力峰值位置相对固定，同一截面压力波动一致性高达95%。隧道出口微气压波幅值随速度呈幂函数增长，在研究工况下均低于环境噪声控制阈值。当列车动态气密指数为6 s时，车内压力波动可满足舒适性要求，具体表现为：1 s内压力变化不超过296 Pa,3 s内不超过645 Pa。研究结果表明，在全隧道运行环境下，市域快速列车的空气动力学性能可满足乘坐舒适性和环境噪声污染控制的要求，为全隧道市域快速列车的优化设计与安全运营提供了可靠的科学依据。
2025年02期 No.303 89-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1641K] [下载次数：0 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘加蕙;黄志辉;于宏达;田明洁;
液力传动工程车驱动时存在车轮偏载现象，影响其运行安全。为此，文章基于SIMPACK软件建立考虑传动系统的某工程车动力学模型，研究车轮偏载现象随牵引力的变化规律及其对轮重减载率的影响，分析万向轴传递的力矩对左右车轮轮重的影响。同时，基于MATLAB软件建立车轮偏载计算模型进行理论分析，揭示车轮偏载现象形成的机理并对其结构进行改进以降低车轮偏载的程度。研究结果表明，液力传动工程车驱动时存在车轮偏载现象，即一位和四位轮对左轮增载、右轮减载，二位和三位轮对右轮增载、左轮减载；车轮偏载现象使工程车的轮重减载率最大值增大了19.68%，影响该工程车的安全运行；万向轴传递力矩造成车轮偏载，力矩的旋转方向影响轮重增减载的情况，力矩的大小影响车轮偏载的程度；采用车轮偏载计算模型所得结果与仿真结果吻合较好，充分说明对车轮偏载现象分析合理；改进后工程车的轴重转移量几乎无变化，但车轮偏载量最大仅为3.41 kN，相较原模型最大减小了83.57%，轮重减载率最大减小了27.71%，有效降低了车轮偏载的程度。研究结果可为提高液力传动工程车的运行安全提供理论参考。
2025年02期 No.303 96-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1896K] [下载次数：89 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]