鋼軌短波波浪磨耗產(chǎn)生機(jī)理及控制措施2019年9月28日鋼軌短波波浪磨耗產(chǎn)生機(jī)理及控制措施2019年9月28日1、簡(jiǎn)介2、鋼軌波磨及類別介紹內(nèi)容3、短波波磨產(chǎn)生和發(fā)展機(jī)理

4、鋼軌波磨控制5、結(jié)論1、簡(jiǎn)介2、鋼軌波磨及類別介紹內(nèi)容3、短波波磨產(chǎn)生和發(fā)展機(jī)1、簡(jiǎn)介1、簡(jiǎn)介1.1

鐵路及扣件1）不連續(xù)支承2）支承剛度1.1鐵路及扣件1）不連續(xù)支承長(zhǎng)波-普通扣件短波-減振扣件1.2

鋼軌波浪磨耗長(zhǎng)波-普通扣件短波-減振扣件1.2鋼軌波浪磨耗扣件失效、彈條斷裂、硫化開(kāi)膠+振動(dòng)噪聲1.3

鋼軌波浪磨耗–扣件失效+振動(dòng)噪聲扣件失效、彈條斷裂、硫化開(kāi)膠+振動(dòng)噪聲1.3鋼軌波浪

車輪

1.3

車輪波浪磨耗–車輛安全隱患車輪1.3車輪波Thepeakofnoiseat400HzCorrugationfrequency=(62/3.6)/0.043=401HzTrainspeed=62km/hCorrugationwavelength=43mm1.４

車內(nèi)噪聲（波浪磨耗彎道線路段）Thepeakofnoiseat400HzTrai鋼軌波浪磨耗是周期性波浪狀缺陷嚴(yán)重影響交通安全

鋼軌疲勞壽命輪軌振動(dòng)能耗及維修費(fèi)振動(dòng)噪聲污染交通安全鋼軌波浪磨耗是周期性波浪狀缺陷嚴(yán)重影響交通安全鋼軌疲勞壽命2、波浪磨耗模型及類別2、波浪磨耗模型及類別2.1

輪/軌激勵(lì)方向2.1輪/軌激勵(lì)方向不連續(xù)支承“共振”–第1類：短波200-1200Hz

2.2

波浪磨耗種類不連續(xù)支承“共振”–第1類：短波200-1200Hz輪組扭轉(zhuǎn)“共振”-第2類:中等波長(zhǎng)250-400Hz2.2

波浪磨耗種類輪組扭轉(zhuǎn)“共振”-第2類:中等波長(zhǎng)250-400Hz2Railpadk1,

1Baseplatepadk2,

2Ballast/formationk3,

3Contactstiffnessk0Railm1Wheelm0x1Baseplatem1x2Sleeper/Slabm3x3Attenuation:

betweenrailandslab/sleeper20Log10(x12/x32)=?betweenrailandFoundation20Log10(x12/x42)=?x4DFFFST軌道P2“共振”-第3類：長(zhǎng)波5-100Hz2.2

波浪磨耗種類Railpadk1,1Baseplatepadk種類特征頻率Hz波長(zhǎng)mm：對(duì)應(yīng)車速70km/h波長(zhǎng)mm：對(duì)應(yīng)車速150km/h波長(zhǎng)mm：對(duì)應(yīng)車速300km/h長(zhǎng)波（P2）5-1003890-1958330-41716670-833中波（rutting）250-40078-49167-104333-208短波（P-P）200-120098-16208-35416-69波磨波長(zhǎng)-頻率--車速種類特征頻率Hz波長(zhǎng)mm：對(duì)應(yīng)車速70km/h波長(zhǎng)mm：對(duì)應(yīng)3、短波波磨產(chǎn)生和發(fā)展機(jī)理3、短波波磨產(chǎn)生和發(fā)展機(jī)理3.1

波浪磨耗理論分析輪軌相互作用3.1波浪磨耗理論分析輪軌相互作用波磨波長(zhǎng)種類:長(zhǎng)波:200-300mm短波:20-80mm固定波長(zhǎng)機(jī)理磨耗損傷機(jī)理牽引,摩擦等初始幾何缺陷幾何形狀改變動(dòng)態(tài)激勵(lì)車輛軌道動(dòng)態(tài)相互作用及磨耗反饋效應(yīng)波磨波長(zhǎng)種類:長(zhǎng)波:200-300mm固定波長(zhǎng)機(jī)理磨耗損輪軌滾動(dòng)接觸+輪軌粗糙度wheel/railrollingcontact+RoughnessDescriptionofthenormaldistancevariation鋼軌表面車輪表面Wheelsurface輪軌接觸斑面Contactpatch輪軌滾動(dòng)接觸+輪軌粗糙度Descriptionofthep-p共振-固定波長(zhǎng)頻率與車速:3.2

短波波浪磨耗:p-p波包含3維方向（6自由度）p-p共振-固定波長(zhǎng)頻率與車速:3.2短波波浪磨耗:p-柔度：頻響函數(shù)描述方式之一，單位激振力的位移響應(yīng)3.3

輪軌柔度差變機(jī)理柔度：3.3輪軌柔度差變機(jī)理測(cè)量/預(yù)估3.3

輪軌柔度差變機(jī)理軌道錘激試驗(yàn)-垂向軌道錘激試驗(yàn)-橫向?yàn)榱伺懦蓴_因素（軸載、車速、曲線半徑、輪軌表面條件等）影響，而更準(zhǔn)確地了解不同軌道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性及傳遞規(guī)律，可在控制激勵(lì)大小和方向的條件下計(jì)算或測(cè)量軌道的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，獲得系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)函數(shù)。測(cè)量/預(yù)估3.3輪軌柔度差變機(jī)理軌道錘激試驗(yàn)-垂向軌道錘預(yù)估模型–軌道預(yù)估模型–軌道鋼軌垂向柔度“pinned-pinnedresonance”frequencyinverticaldirectionabout1100~1200Hzonunloadedtrackconditions鋼軌垂向柔度“pinned-pinnedresonance鋼軌橫向柔度“pinned-pinnedresonance”frequencyinlateraldirectionabout400~600Hzonunloadedtrackconditions鋼軌橫向柔度“pinned-pinnedresonance鋼軌橫向p-p柔度-距離（550Hz）RailLateralreceptancevariationalongthetrackatp-p鋼軌橫向p-p柔度-距離（550Hz）鋼軌橫向柔度-頻率-距離鋼軌橫向柔度-頻率-距離“輪-軌”滾動(dòng)接觸相互作用WheelRailHertzianspringSlidingsurface“垂向-縱向”模型

“垂向-橫向”模型（垂向沖擊效應(yīng)）

（橫向滑動(dòng)磨損效應(yīng)）“輪-軌”滾動(dòng)接觸相互作用WheelRailHertzian鋼軌-車輪垂向柔度Wheel-Railverticalreceptance鋼軌-車輪垂向柔度Wheel-Railverticalr鋼軌-車輪橫向柔度鋼軌-車輪橫向柔度鋼軌垂向及橫向柔度Railreceptanceinbothvertical/lateral鋼軌橫向柔度〉垂向柔度鋼軌垂向及橫向柔度Railreceptanceinbo軌-輪橫向柔度差軌-輪橫向柔度差Wheel-Railreceptanceamplitude車輪Wheel鋼軌Rail柔度差Difference=Rail-Wheel“輪-軌”柔度差：在p-p頻率沿軌道縱向Wheel-Railreceptanceamplitud4、鋼軌波磨控制4、鋼軌波磨控制鋼軌波磨控制對(duì)策

鋼軌波磨控制對(duì)策

鋼軌短波波磨控制對(duì)策*降低輪軌柔度差*控制鋼軌及車輪振動(dòng)*降低輪軌垂向及橫向動(dòng)態(tài)激勵(lì)鋼軌短波波磨控制對(duì)策*降低輪軌柔度差*控制鋼軌及車輪1）降低輪軌作用力及分布–動(dòng)態(tài)激振力控制1）降低輪軌作用力及分布–動(dòng)態(tài)激振力控制0.6m支承間距-不同支承剛度支承力降低支承剛度有利控制高頻動(dòng)態(tài)激勵(lì)措施：低剛度諧振式浮軌扣件0.6m支承間距-不同支承剛度支承力降低支承剛度有利控制高頻注意：

垂向剛度降低的同時(shí)，

必須要嚴(yán)格控制橫向剛度（扭轉(zhuǎn)剛度）！注意：2）鋼軌潤(rùn)滑–潤(rùn)滑液（油、脂、水）或低摩擦輪軌

降低輪軌摩擦力，特別在彎道、道岔及接頭a）曲線摩擦嘯叫聲b）輪軌磨耗500Hz涂油降5dB左右2）鋼軌潤(rùn)滑–潤(rùn)滑液（油、脂、水）或低摩擦輪軌500Hz克隆蛋

3）降低鋼軌橫向或扭轉(zhuǎn)柔度–鋼軌動(dòng)態(tài)響應(yīng)控制

預(yù)壓雙層非線性克隆蛋 3）降低鋼軌鋼軌表面粗糙度（dBref1E-6m）-克隆蛋軌頭橫向：低軌2.36mm，高軌1.92mm；鋼軌垂向：1.53mm60kg鋼軌支承間距0.625m,扣件15kN/mm線路曲線半徑400m車速65km/h波磨波長(zhǎng)40mm，63mm，80mm

（451Hz，287Hz，226Hz）增加7dB增加4dB增加3dB30dB鋼軌表面粗糙度（dBref1E-6m）-克隆蛋60kg鋼軌表面粗糙度（dBref1E-6m）-預(yù)壓雙層非線性軌頭橫向：低軌0.67mm，高軌0.39mm；鋼軌垂向：1.04mm降低2dB23dB鋼軌表面粗糙度（dBref1E-6m）-預(yù)壓雙層非線性鋼軌波磨發(fā)展速度鋼軌波磨發(fā)展速度倡議：

借助類似交流平臺(tái)，推動(dòng)扣件設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)的制定和推廣，逐步建立鋼軌（或扣件）橫向剛度（或扭轉(zhuǎn)剛度）要求及檢測(cè)方法，并將其納入設(shè)計(jì)規(guī)范。倡議：4）吸收鋼軌p-p等共振能量-“反共振”（諧振器）諧振式浮軌扣件鋼軌阻尼器4）吸收鋼軌p-p等共振能量-“反共振”（諧振器）諧振式浮

將動(dòng)力吸振原理應(yīng)用到鋼軌減振扣件。在振動(dòng)物體上附加質(zhì)量彈簧系統(tǒng)，附加系統(tǒng)對(duì)主系統(tǒng)的作用力平衡了主系統(tǒng)上的振動(dòng)。這種利用附加系統(tǒng)吸收主系統(tǒng)振動(dòng)能量的設(shè)備成為動(dòng)力吸振器。工作原理諧振式浮軌扣件工作原理諧振式浮軌扣件低、中、高三階諧振響應(yīng)設(shè)計(jì)。諧振質(zhì)量元件各階次響應(yīng)頻率階次頻率階次頻率階次頻率階次頻率132.07814430.0827745.1640924.15245.66115513.9128791.6741969.06360.51016514.3329813.9242969.86461.99317554.3730824.9843981.81570.58418554.6131827.6244982.606126.119636.3532832.5545990.657275.3520642.3633844.3746991.338277.2221670.2234851.19471001.109393.1922684.0635859.52481002.3010393.3423685.7536860.21491069.2711419.9424721.2837875.15501069.3112423.1325721.8938909.30--13429.9326734.9639920.30--低、中、高三階諧振響應(yīng)設(shè)計(jì)。諧振質(zhì)量元件各階次響應(yīng)頻率階頻率5）鋼軌材料硬度及耐磨性–硬軌（應(yīng)與車輪優(yōu)化?。╀撥墶疤洝?）鋼軌材料硬度及耐磨性–硬軌（應(yīng)與車輪優(yōu)化！）鋼軌

6.1

降低支承距離,l

6.2降低鋼軌質(zhì)量,m

6.3增加鋼軌剛度(扭轉(zhuǎn)及橫向),EI6）提高不連續(xù)支承”p-p共振”頻率–第1類

6.1降低支承距離,l

6.2降低鋼軌質(zhì)量,m

……7）鋼軌打磨8）降低車輪質(zhì)量(P2)9）加大彎道段軌距(1435mm+)10）降低超高

(cant-)11）軌底坡補(bǔ)償……7）鋼軌打磨8）降低車輪質(zhì)量(P2)9）加大彎道段軌距1)輪軌柔度差及沿軌道變動(dòng)是波磨產(chǎn)生和發(fā)展的主要原因，柔度及p-p頻率理論計(jì)算及在線測(cè)試獲得一致的結(jié)果。2)給出了一些可行的控制波磨的措施建議：降低輪軌柔度差及控制鋼軌振動(dòng)是控制波磨的主要途徑5

結(jié)論1)輪軌柔度差及沿軌道變動(dòng)是波磨產(chǎn)生和發(fā)展的主要原因，柔度洛陽(yáng)雙瑞橡塑科技有限公司簡(jiǎn)介

洛陽(yáng)雙瑞橡塑科技有限公司是中國(guó)船舶重工股份有限公司下屬的高科技公司，由原中船重工第七二五研究所第十二研究室改制而成，專業(yè)從事橡膠、塑料、復(fù)合材料等非金屬材料及制品研制、生產(chǎn)?，F(xiàn)有占地304畝的研發(fā)生產(chǎn)基地，注冊(cè)資金3.3億元，生產(chǎn)廠房近8萬(wàn)平方米。在職