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钢轨伤损不能完全消除,但能有效预防和控制。随着重载快速的实施,钢轨伤
损病害更加突出,发展更加迅速。本文重点分析了钢轨伤损的成因,减缓钢轨伤
损发展的措施。主要研究工作如下:
首先,本文在现有研究成果的基础上,通过对津浦、沪宁、沪杭等繁忙干
线上的钢轨表面伤损情况进行大量的现场调查,对现有的钢轨伤损成因理论
进行比较系统的总结、分类和评述,揭示关于钢轨伤损成因问题研究的发展
趋势。总结了钢轨鱼鳞伤、剥离掉块、曲线不均匀侧磨、直线交替型侧磨、
接头波形磨耗发生发展规律及主要基本特征,因为钢轨伤损类型不同,其研
究和分析的方法也不同。本文运用轮轨接几何学理论、轮轨滑动接触理论、
轮轨磨擦学理论和轮轨耦合动力学理论,对重载快速大运量区段钢轨表面伤
损的基本特征、发生和发展规律、影响因素及预防减缓措施进行更系统、更
全面、更深入的探索。
其次,针对现有钢轨伤损分析模型比较简化,考虑因素单一等缺陷,利
用“车辆—轨道耦合系统垂向、横向振动模型”,对影响钢轨伤损的动力因
素进行仿真计算,既考虑了轮对横移量和摇头角的影响,还考虑了钢轨的垂
向位移、横向位移及钢轨扭转角的影响,并考虑了左右不对称情况。在求解
法向力时,通过VICT程序进行仿真计算,从而实现了法向力和蠕滑力分开
求解;在求解轮轨蠕滑力时,首先按Kalker线性理论确定蠕滑力,然后再
按Johnson-Vermmlen方法进行非线性纠正。另外,考虑了垂向和横向不平顺
对轮轨接触几何关系和轮轨蠕滑率的影响,在计算横向力时,根据车辆非线
性通过理论,利用目前先进的车辆—轨道耦合动力学软件程序仿真计算横向
力的大小。这样,使模型更加贴近真实情况,使计算数据具有良好的可靠性,
对轮轨系统空间耦合振动相关问题具有普遍的适用性,更符合客观实际的要
求。在计算分析模型的应用上具有一定的先进性,是钢轨表面伤损研究方面
的进一步拓展。
最后,重点分析了轮轨系统中,轨道、车辆和非动力因素三个方面16
个因素对钢轨表面伤损形成和发展的影响关系,阐述了钢轨表面伤损对铁路
安全性、平稳性和经济性的影响,提出了预防和延缓钢轨表面伤损的具体措
施。这些措施切实可行,富有成效,并在生产实践中运用,对生产实际具有
良好的指导作用。
[关键词]:铁路,轨道,轮轨作用力,轮轨耦合动力学模型,钢轨表面
伤损,预防减缓措施