沈氏蠕滑理论的3点错误及其对CRH高铁运用的负面影响.pdf

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1、沈氏蠕滑理论的3点错误及其对CRH高铁运用的负面影响大连交通大学机械工程学院朴明伟既然“双创”强调了创新平台的开放性，以及“草根”与“精英”的平等与公正性，这里，直言不讳，指出沈氏蠕滑理论的3点错误及其对当前高铁运用的负面影响，并提出中国CRH高铁运用的创新技术途径。在Kalker提出了轮轨接触的完整模型描述之后，为了更好地解决轮轨“切向[1]接触”力学问题，Vermeulen-Johnson进一步提出了所谓的小蠕滑假设，即忽略车轮自旋蠕滑，且有3F11()01T（1）N1122其中xy22或合成蠕滑

2、率(/)(/)（2）Rxy,是根据Hertz接触理论由Johnson公式计算出的修正系数，3；,xy是车轮纵向与横向蠕滑率。进一步，沈氏理论（SHE，ShenZ.Y.,HedrickJ.K.和ElkinsJ.A）则提出了如[2]下大/小蠕滑假设：即纵向与横向蠕滑力F、F以及自旋力偶M均具有饱和曲xyz线特征，且有FF,FF,MM（3）xxyyzz式中，修正系数为2313327（4）1322其中，缩放倍数FF/N（为轮轨摩擦系数

3、）（5）xy22而牵引系数F/NFF/NTxy且有F/N（6）T由此可见，沈氏蠕滑理论存在以下3点错误：（1）违背了轮轨接触弹性极限原则。牵引系数，亦称实际摩擦利用系数，是指车轮切向力与接触斑法向力之比，其中，切向力是指车轮纵向与横向蠕滑力1的合力。轮轨接触弹性极限，如图1所示，是指车轮载荷系数与牵引系数所界定的弹性接触范围。若超出此范围，车轮踏面则将产生缺陷，如表层或浅表层裂纹，或局部剥落等。很显然，大/小蠕滑假设并未遵循上述轮轨接触弹性极限原则。浅表层缺陷表层和浅表层缺陷载荷系数表层缺陷弹性接触p/K0e弹性接触极限弹性牵

4、引系数FP/N/FT图1轮轨接触弹性极限（2）与横向非保守系统相悖。松平津最早在理论与试验上论证了轨道车辆具有横向非保守性质。具体地，从闭环系统分析观点来看，车轮蠕滑具有准静态与动态两种成分rD纵向蠕滑c（7）xlxrr2x0y横向蠕滑（8）ylyrx自旋蠕滑sincos（9）rx0其中，Dc为名义滚动圆直径；r为滚径差；为轮对摇头角；为左右车轮接触角差；车速vx；而y/x与/x是与车速成反比的2个阻尼项。需特别注意：车轮自旋蠕滑公式，cos

5、sin0，其准静态成份可以忽略，但是其动态成份不可忽略。威金斯特别指出：与车轮纵向和横向蠕滑不同，车轮自旋蠕滑对横向蠕滑力效应不再具有饱和曲线特征。具体地，当车轮自旋蠕滑≤0.6，其对横向蠕滑力效应呈现线性递增关系，但是大于0.6，则快速衰减。（3）无正确的黏着蠕滑机理作为理论指导。在中国CRH高铁运营里程1.9万公里的发展形势下，快速与高速转向架设计难以明确其主要研究问题，时而技术冒进，时而束手无策。正确认知高速轮轨黏着蠕滑机理是解决当前高铁运用技术问题的出发点。目[3]前中国CRH高铁运用存在种种技术问题，高铁客运增加两倍半

6、，扣除铁路货运萎缩影响，中铁总公司仍然亏损经营。因此，中国CRH必须与时俱进，坚持快铁经济运用和高铁稳定安全2项基本原则，以原创性技术进行ICE3转向架原[4]型的实质性技改。参考文献：[1]IwnickiSD,Editor.Handbookofrailwayvehicledynamics[M].ISBN-13:978-0-8493-3321-7,CRCPress,Taylor&FrancisGroup,NewYork(USA),2006.[2]Shen,Z.Y.,Hedrick,J.K.,Elkins,J.A.Acomparisono

7、falternativecreepforcemodelsforrailvehicledynamicanalysis[C].Proceedingof8thIAVSDSymposiumonVehicleSystemDynamics,DynamicsofVehiclesonRoadsandTracks.MIT,Cambridge:SwetsandZeitlinger,1984,591-605.[3]Xue-songJIN,Review:Keyproblemsfacedinhigh-speedtrainoperation[J],Zhejiang

8、Univ-SciA(ApplPhys&Eng)201415(12):936-945.[4]朴明伟，杨晶，刘德柱，方吉，田东敏，德国ICE3系列转向架设计缺陷及其解决方案[J]，计算机集成制造系统CIMS，中