钢轨波磨讲座.ppt

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1、钢轨不平顺——波磨（钢轨固定周期的不平顺）波磨形式有很多种不同的轨道结构类型都可能发生波磨不同类型的波磨有相同的规律：波长=速度/频率钢轨波磨的发生机理1993年以及之后提出的一般钢轨波磨的机理仍然是成立的。钢轨损伤机理为什么荷载作用下的钢轨会发生形状变化？钢轨(塑性）流动，磨耗，相对离心力，塑性弯曲磨耗是最常见的损伤形式-磨耗∝（切向力）*滑动力磨耗率在一些地下线路中非常高-切向力取决于摩擦-u=0.6，则T/N=0.6-滑动发生条件苛刻的曲线地段：切向力和滑动力都很高，所以磨耗严重。-在轴重较低的情况下，较高的切向力与轮轨正压力的比值也可以造成轨道的损伤。固定波长机理固定波长指沿着钢轨波磨

2、的波长和发生位置是固定的。固定波长机理中的固定波长是由固定频率决定的。按损伤类型来分类比1993年提出的分类方法更为方便。在近几年提出了一些新的固定波长机理。-轨道结构是多样性的动态系统，在轨道系统中可能发生波磨，就像流感一样，总是要采取措施，但是无法根除。在新的复杂应力状态下波磨反复发生。（SLG1990年提出)Pinned-Pinned共振波磨图上所示的是TUB和Chalmers发生的固定波长的“pinned-pinned”共振波磨，这种是（铁路）主干线上发生的典型的波磨。这种波磨也发生在地铁中。1982年KLJ,RWG,SLG提出“pinned-pinned”共振加剧了波磨，但不是波磨产

3、生的原因。（轮对）二阶扭转共振（200-300HZ)二阶扭转共振更多发生于地铁线路的波磨，也满足固定波长原理。需要一些测试来确认二阶轮对扭转共振引发的波磨。（轮对）二阶扭转共振：如“车辙”，发生在内轨在波谷有磨耗碎屑并发生钢轨塑性流动。-这种严重的波磨可能是“粘-滑”机理造成的。扣件系统的共振（通常为400HZ左右)任何低阻尼的铁垫板/轨枕/橡胶垫板共振-（1993年GrassieKalousek论文中提到）尽管支承块式轨道结构大量发生此类问题，但不仅是支承块式轨道结构存在此类问题扣件系统共振（北京地铁）打磨前和打磨后（由钢轨打磨器的RML和RCA测量）可以观察到钢轨波磨周期P2力共振和一阶扭

4、转共振：通常为40-100HZP2共振：与簧下质量和轨道刚度有关一阶扭转：车轮反生相反方向的扭转上述中任一一种共振均可以造成波磨，当两种共振叠加时，问题有时会变得更加严重在钢轨接头处、焊缝处会加剧长波长不平顺当频率可与建筑物发生共振时，会引发地面振动的问题。车轮不圆顺措施：预防措施1993年文献中提到的措施是比较中肯的。提高钢轨的硬度来降低磨耗是有效的措施。-德国德铁/VAE进行过测试-哥本哈根S-Ban弹性橡胶垫板不再像10年前那样被视为解决问题的万能药外轨采用润滑装置-采用摩擦管理的办法，让内轨承担更多的荷载来降低外轨磨耗的措施是有效的。措施：摩擦控制最大的优势：摩擦控制可以减轻任何损伤机

5、理是磨耗类型的波磨（不仅是粘滑机理）-不需要理解固定波长机理等原理，有良好的可实施性-具体的设置位置是可确定的-降低摩擦系数，降低T/N，降低表面损伤措施：二阶扭转共振（轮对上）增加动力吸振器可减轻共振在美国的某项目中曾提议，但没有得到赞助措施：提高转向性能提高转向性能-钢轨曲线波磨的原因两侧轮对的纵向蠕滑力不同；通常外侧的轮对处于滑动状态，内侧轮对处于由外侧轮对滑动力驱动造成的粘滑振动状态；在小曲线半径上，驱动状态和无驱动状态的纵向蠕滑力是不同的；在大的曲线半径地段需要牵引力使外侧轮对发生滑动；在所有的实例中，弹性转向架效果较好。增加欠超高使两侧轮对的切向力较平均，降低了最大切向力，降低波磨

6、；提高转向性能降低波磨发展的速率措施：轨道结构形式轨道结构出现共振响应，接触力的共振峰值是不希望看到的；但是，（共振峰值）并不总是意味着发生波磨；直到有确切的证据表明波磨在哪儿发生，哪儿没有发生，我的建议就是避免出现共振。北京地铁，上海地铁等发生的波磨就是与（轨道结构引起的共振）密切相关的。结论（一）波磨理论包括“损伤机理”和“固定波长机理”，提供了解释波磨现象的依据磨耗是最常见的（钢轨）损伤（与短波波磨和噪音都密切相关）固定波长机理是指（波磨）频率不变的现象-50-100HZ是P2力共振（波磨）-450-1200HZ是PINNED-PINNED共振（波磨）-其余”固定波长机理“的波磨（频率）

7、介于（上述）两者之间结论（二）现在已经提出和发展了一些针对波磨的措施；从轨道结构的设计到日常的打磨对于无砟轨道（整体道床）来说，避免共振很重要P2共振和“固定波长机理”是很重要的因素（对钢轨波磨）采用硬度较高的钢轨是解决各类波磨的有效措施