[发明专利]一种降低弯道轨面波磨产生的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种降低弯道轨面波磨产生的方法，属于轨道交通装备可靠性与安全技术范畴。

技术背景：

轨道交通，尤其是城轨交通和地铁，轨道的、尤其是弯道的波磨已经成为重大灾害，例如：轨道迅速磨成波浪状，车轮通过时发生强烈的振动，导致车轮减震器断裂、车轮发生剥离擦伤；使得转向架的构架裂纹，构架上安装的制动支板、天线支架断裂，构架上安装的电机吊杆、齿轮箱吊杆裂纹、断裂；使接地电刷抖动、瞬时断电或击穿轴承油膜和烧损轴承。这些无不加速车辆的走行部零部件的损坏，不仅引发强烈震动影响乘客的舒适度，而且可能因此导致行车事故而危及乘客的生命安全。

当前还没有一种有效的技术手段解决所述波磨的问题。因此，只能孤立地针对轨道进行频繁的打磨维修，但不久又故障依旧。同时也只能对因波磨振动而损坏的车辆走行部的零部件频繁更换或焊接加固。由此引起了大量的备品备件消耗，增加了巨大的维修工作量和费用开支。

轨道交通车辆由于提速的需要，时常出现实际的车速与由弯道半径、内外轨高度差所决定的设计车速不可能良好匹配，甚至相差较多；而在行车时出现横向力，使轮缘与轨侧长久摩擦并试图向轨面爬升，然后跌落。该长久摩擦和跌落冲击，使得低阻尼的构架纵梁发生频率为F的广义共振，于是，本来因弯道内外侧所需线速度不同的同轴车轮与弯道内外轨道之间的打滑磨损，又受到构架纵梁广义共振的周期性附加调制，而使弯道内外轨道发生深度周期性起伏的波磨，以等车速V行车时波磨的长度B出现周期性变化——车速快，波磨长；车速慢，波磨短，B＝V/F。

基于同一原理，直线行车时的轨道接缝、劣质焊缝甚至规律化的蛇形碰撞点所引起的车轮与轨道冲击继而激发纵梁广义共振，也可引起直线轨道在冲击点之后出现长度较短的波磨。因为车轮受到轨道异常点冲击后的瞬时跳跃，也能引起车轮的线速度与车速之间的瞬时差异，亦即车轮与轨道之间接触瞬间的前后脉动，造成对轮轨的相对磨损。

轨道一旦出现波磨，因每列同型号列车通过的车速如旧，则波磨引起的振动、冲击频率等于构架共振频率，便引起恶性循环：从初发的短距离波磨发展为长距离波磨，浅波磨发展为深波磨。因为初发波磨的原因是构架短暂的广义共振，而出现短距离波磨后加速波磨的原因则发展为长时间的共振加广义共振。

上述现象在地铁、城轨交通的弯道上大量发生，而在铁路上较少见的原因在于：地铁、城轨交通的轨道上总是单向运行同一种型号的车辆，每一辆车的每一个转向架的轴距L、构架共振频率F、通过每一个弯道的车速VD等因素都是相同的，所产生波磨的因素、方式相同，对波磨的扩展因素也相同，从而不仅易于产生波磨，也容易使波磨向深度和广度扩展。而铁路的线路上，却因为运行的车辆多种多样，其轴距L、转向架共振频率F不同，各种列车通过弯道的车速VD也有差异，即便某一种车辆通过弯道时引起了初期的波磨，但另一种车辆通过该弯道时却可能磨合该波磨，因此波磨不易发生，更不易扩展；特别是除了客车使用H形转向架存在高增益、长时间的广义共振外，机车和货车都使用不同共振频率、共振增益低、时间短的日字形转向架，它们基本上不引起波磨，且能磨合波磨。

可以预言：如果当代建设的客运专线铁路上运行的车辆型号单一、使用高共振增益的H形转向架、使用同样的弯道车速，并且不考虑车辆转向架轴距L、转向架共振频率F和弯道运行车速VJ的合理匹配关系，同时又不注意合理弯道设计的话，将会出现更多因弯道波磨导致的车辆故障多发问题。

发明内容：

本发明的目的：旨在提出一种能有效降低轨道交通中弯道轨面波磨产生的方法，通过间接或直接控制车速，防止车速不合理所导致弯道轨面波磨的发生或减少波磨，防止波磨引起运载设备强烈震动和共振及所至的车、轨加速损坏；同时又从车辆设计及轨道弯道设计方面提出对轨道弯道和车辆设计着手减少或消除弯道轨面波磨的改进方法。

这种降低弯道轨面波磨产生的方法，包括在行驶车辆上设置弯道速度监控系统、弯道轨道设计改进、或车辆转向架结构改进等，增设阻尼装置，其特征在于：所述的弯道速度监控系统是由车速传感器、里程计数器、数据存储器、计算机、上行下行指令键和显示控制接口构成的车载弯道轨面波磨监控系统；所述监控系统中的车速传感器负责采集车速信号，并将数据信号分别传输给里程计数器和计算机，所述的计算机除分别与里程计数器和内存转向架纵梁共振频率F的数据存储器建立双向信息传输外，又分别接收上行下行指令健的指令及向显示控制接口输出显示信号，由此构成完整的车载弯道轨面波磨监控系统。

所述的车载弯道轨面波磨监控系统的工作原理如下：