基于超聲技術輪軌接觸狀態監測的數值模擬

鄧維禮， 肖 南， 永 遠

（西南交通大學材料科學與工程學院，四川成都610031）

基于超聲技術輪軌接觸狀態監測的數值模擬

鄧維禮， 肖 南， 永 遠

（西南交通大學材料科學與工程學院，四川成都610031）

為了實時監測列車行車狀態，保障其安全運行，提出利用超聲技術監測輪軌接觸狀態的方法.引入W-M分形函數對粗糙的輪軌表面進行數學描述，運用多物理場耦合軟件構建了超聲技術監測輪軌接觸狀態的有限元模型.利用該模型，用本文提出的方法對界面粗糙度、介質層種類及厚度等因素進行了模擬，獲得了相應條件下輪軌接觸界面的反射聲壓.算例仿真結果表明：通過監測輪軌接觸界面超聲反射波的聲壓變化來判定輪軌接觸狀態的方法是有效可行的；當超聲波頻率為14 MHz時，輪軌表面粗糙度的區分度最好；當超聲頻率大于14 MHz時，對第三介質層厚度有較好的區分度；當超聲波頻率恒定且第三介質層厚度足夠大時，超聲反射聲壓級趨于恒定值102 dB.

輪軌接觸；狀態監測；數值模擬

列車行車狀態監測和診斷系統是鐵路行車安全保障體系的重要組成部分.隨著我國高速鐵路的快速發展，列車行車速度不斷提高，車輪及軌道的服役強度不斷增強，由此引發的磨損、疲勞和失效問題日益嚴重，這些問題反過來又加劇了輪軌之間的相互作用，最終導致脫軌事故的發生，嚴重威脅著行車安全［1］.因此，開展高速列車安全行車的研究，減少或杜絕脫軌事故發生……