不同牵引特性城轨列车车轮磨耗与疲劳研究

摘要

针对列车频繁牵引起动对车轮磨耗与疲劳损伤产生的影响问题，在恒定牵引力的基础上，探究了不同牵引特性曲线恒功率区转折点速度对车轮磨耗与疲劳的影响规律。采用SIMPACK和MATLAB软件进行联合仿真，建立了不同牵引特性下城轨列车动力学模型和基于Archard的车轮磨耗模型，分析在牵引电机不同起动转矩下牵引特性曲线恒功率区转折点速度对城轨列车轮轨蠕滑率、车轮磨耗深度、磨耗面积以及疲劳指数的影响规律。结果表明：列车牵引起动过程中，电机起动转矩越大，轮轨蠕滑率、车轮磨耗深度和磨耗面积也越大，而疲劳指数则越小；电机起动转矩一定时，随着列车牵引特性曲线恒功率区转折点速度的增大，轮轨蠕滑率、车轮磨耗深度和磨耗面积也增大，疲劳指数则有所减小；当电机起动转矩从800 N·m增大到1 400 N·m,车轮磨耗深度和磨耗面积增长率最大为6.9%和12.6%,而疲劳指数下降率最大为7.2%;当恒功率区转折点速度从50 km/h增加到80 km/h,车轮磨耗深度和磨耗面积增长率最大为4.4%和4.3%,疲劳指数下降率最大为1.9%。本文研究了车辆起动转矩与恒功率转折点速度变化对车轮磨耗与疲劳的影响规律，可为车辆牵引特性设计和电机控制以及车轮运维提供参考。

关键词

车辆工程 / 城轨列车 / 牵引特性 / 车轮磨耗 / 疲劳指数 / 轮轨蠕滑率

基金资助

国家自然科学基金(52272385); 北京市自然科学基金(L211007)