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城市轨道交通制动模式对车轮踏面非正常磨耗影响的研究

程永谊  
【摘要】: 城市轨道交通车轮踏面非正常磨耗对列车运行危害极大,如果不加以控制,会引起轮轨接触表面剥离、波浪形磨损和偏磨等现象,导致车辆动力性能和乘车舒适度降低,增加维修工作量和运营成本。 本文首先从南京地铁初期运营近三个月中所出现的车轮踏面非正常磨耗现状出发,结合其他城市轨道交通运营中所出现的情况,对车轮踏面非正常磨耗产生的相关因素和解决方式进行了调查和分析:如若排除轮轨踏面硬度匹配不合理因素,闸瓦压力过大是产生车轮踏面非正常磨耗的主要原因,特别是拖车踏面闸瓦压力过大时,更容易出现较严重的车轮踏面非正常磨耗;制动模式对车轮踏面非正常磨耗有重要的影响。 其次,建立了紧急制动模式下车轮踏面有限元模型,利用ANSYS有限元软件对车轮踏面在紧急制动情况下的温度场进行数值模拟计算,计算结果表明紧急制动模式对车轮踏面非正常磨耗的影响甚小,从而进一步证明车辆在常用制动与快速制动模式下的空气制动是产生车轮踏面非正常磨耗的主要原因。 最后,探讨了防滑控制系统与车轮“微量滑行”现象的关系,城轨车辆制动系统普遍采用电空联合制动方式,优先使用电制动,电制动不足时补充空气制动,当需要补充的空气制动力在动车与拖车车轮踏面分配不合理时,会导致拖车车轮踏面压力过大,突破列车黏着限制,造成“微量滑行”现象的发生,频繁的“微量滑行”现象使车轮踏面温度迅速升高,突破相变温度,导致车轮踏面非正常磨耗发生,因此,防滑控制系统的灵敏度指标与车轮踏面非正常磨耗也有紧密联系。 城轨车辆在常用制动模式与快速制动模式下的制动力分配对车轮踏面非正常磨耗具有重要影响,另外,防滑系统能及时检测出滑行状态并做出相应的保护措施将有助于车轮踏面非正常磨耗的改善。通过本文的研究结论,建议今后在进行城市轨道车辆制动力合理分配研究与实践应用中,应加强制动系统控制的改进完善,使制动系统响应时间更短,精确度更高,以逐渐消除车轮踏面的非正常磨耗。


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