国内外高速铁路车轴技术发展现状与展望
摘要：高速铁路车轴是高铁列车的关键部件之一，其性能直接关系到列车的运行安全，世界上主要的铁路发达国家都建立了比较完善的车轴设计校核、材料工艺及生产制造体系。主要对国内外高速铁路车轴技术发展现状进行了分析总结，并对今后技术发展方向进行了展望，以便为车轴研发制造和检修运用提供理论依据和技术参考。
动车组轴箱轴承服役性能演化研究
摘要：围绕动车组轴箱轴承修程修制优化研究工作，分析了润滑脂、轴承关键尺寸和性能指标、轴承内圈浅表层硬度、微观组织等随着服役里程延长的性能演化趋势。研究表明：随着服役里程延长，润滑脂性能、密封性能处于正常状态，未发生异常磨耗现象；轴承游隙、轴承旋转精度、工作面粗糙度、圆度等关键指标也处于正常状态；轴承浅表层硬度基本没有发生变化，服役过程中不会发生奥氏体向马氏体转变的情况，服役里程延长未导致轴箱轴承发生次表面诱发的滚动接触疲劳，材料的显微组织没有发生退化。修程修制优化后，轴箱轴承可以满足新的服役条件，能够在一定程度上延长检修周期。
高速列车用铝合金晶粒细化技术研究现状
摘要：高铁运输对轻量化和节能降耗的要求不断提高，其对高性能铝合金材料的需求日益增加。细化晶粒是同时提升铝合金强度和塑性，改善其综合性能的重要技术手段。介绍了铝合金在高速列车上的应用现状，包括主要使用的铝合金牌号、形式以及应用场景。按照化学细化法、工艺细化法和物理细化法的分类方式对现有的铝合金晶粒细化方法进行了综述。重点针对晶粒细化剂的研究现状进行了分析，介绍了其制备工艺和细化机理，并提出了存在的问题和进一步提升细化剂性能的建议。
表面超声滚压工艺参数对车轴钢表面性能的影响
摘要：通过研究表面超声滚压不同加工参数对DZ2车轴钢表面完整性及表面性能的影响规律，为DZ2车轴钢超声表面滚压处理选取最优工艺方案。研究结果表明：通过超声表面滚压处理后，DZ2试样的表面状态得到改善，表面性能得到大幅度提高。试样表面粗糙度降低，表面显微硬度增加，轴向表面残余提升；周向的表面残余应力变化幅度较小。表层出现明显的塑性流变，同时表层组织中发生铁素体晶粒的拉长以及渗碳体的碎化现象。不同的工艺参数对材料表面状态影响不同，随着主轴转速的增加，表面粗糙度值逐渐减小，表面轴向残余应力得到大幅度提高；随着静压力的增大，表面硬度的数值不断增大。通过合理组合不同的加工参数，可以使得DZ2车轴钢表面完整性及表面性能得到较好的改善，提出最佳优化参数组合建议。
低周疲劳的结构应变法在铁路货车上的工程应用
摘要： 为了开展铁路货车车体焊接结构的低周疲劳寿命预测，详细推导了理想弹塑性结构应变计算理论，基于计算理论进行了程序设计，并通过焊接接头试验进行了验证. 进一步开展了平面应变焊接接头模型的仿真计算结果和结构应变法计算结果的对比，探讨结构应变法的使用条件. 最后，将虚拟台架与结构应力变结合开展了快捷货车的低周疲劳寿命分析的工程应用. 结果表明：提出的低周疲劳的结构应变方法及其计算程序，当结构应力与屈服强度的差值在150 MPa 以内时，理想弹塑性结构应变计算结果与实际结果一致，能够解决铁路货车低周疲劳寿命预测问题；当结构应力与屈服强度差值超过150 MPa 后，随着结构应力的增加，误差也增加. 该文的研究为低周疲劳的结构应变法工程推广应用提供了良好的技术支撑.创新点： (1) 完成了基于平面应变状态的结构应变计算方法的程序设计.(2) 基于平面应变模型的结构应变法的适用性分析.(3) 系统开展虚拟台架与结构应变法相结合的货车车体工程应用.
高铁列车涂层的抗冲蚀破坏机制研究
摘要:针对动车组表面涂层在运行过程中受到微细粒子高速冲蚀磨损的问题，采用有限元数值模拟及冲蚀磨损试验系统研究了微细粒子速度、入射角度、粒子尺寸等对涂层冲蚀磨损率的影响规律，分析了聚氨酯涂层的抗冲蚀破坏机制，主要表现为低角度冲蚀时的微切削及高角度冲蚀时的脆性破碎机制。研究结果表明，涂层的冲蚀磨损率随粒子速度呈现幂增长，冲蚀磨损率在粒子速度从70m/s变为80m/s时增幅达87%；涂层在一定程度上呈现韧性材料冲蚀磨损特性，冲蚀磨损率在入射角15°时达到峰值0.94mm3/g；在不同粒径粒子垂直入射情形下，涂层均表现出脆性材料的破碎脱落冲蚀磨损机制。模拟计算的仿真结果与试验验证误差仅为7%，表明该模型建立与计算方法具有较高的有效性，可用于简化或替代试验手段，为风沙环境下涂层结构的优化提供依据。
钢轨材料局部激光熔覆自熔性合金涂层的磨损与滚动接触疲劳行为
摘要：激光熔覆技术可用于钢轨局部损伤表面的局部修复，但局部修复钢轨材料的磨损与滚动接触疲劳损伤规律尚不清楚。通过在钢轨试样表面切除凹槽来模拟局部损伤，在凹槽处激光熔覆Ni 基、Fe 基和Co 基自熔性合金粉末，分析修复钢轨微观组织与硬度，然后利用双轮对滚试验研究局部修复钢轨试样的磨损与滚动接触疲劳行为。结果表明，激光熔覆涂层形成了共晶与枝晶组织，Ni 基涂层组织粗大、硬度较小，Fe 基与Co 基涂层组织尺寸较小，Fe 基涂层硬度最大，Co 基涂层硬度居中。相比未熔覆区域，激光熔覆区（涂层）塑性变形层厚度较小，且涂层原始硬度越高，硬化后硬度越大，但硬化率和硬化层厚度更小。未熔覆区滚动接触疲劳裂纹较长，但裂纹角度较小；熔覆区裂纹长度均有所降低，但裂纹扩展角度明显增大；熔覆区与未熔覆区结合处疲劳损伤最为严重，疲劳裂纹角度和深度均比熔覆区和未熔覆区更大。对比分析发现，Stellite 21（Co基）熔覆试样摩擦因数较低，熔覆区与未熔覆区磨损深度差较小，抗滚动接触疲劳性能较好，较为适合钢轨局部损伤的激光修复。研究结果可为激光熔覆技术在钢轨局部修复上的应用与优化提供理论与技术指导。
时速350km高速列车用铜基闸片材料的摩擦性能
摘要：闸片是高速列车制动系统的核心部件，本文设计了350 km·h–1 高速列车用铜基闸片材料，对闸片进行了1∶1 台架实验考核，重点分析了摩擦膜的性质及闸片的摩擦磨损性能. 结果表明，研制闸片不仅具有优异的摩擦系数稳定性和低的磨耗，还具有不伤盘的特点. 瞬时摩擦系数和平均摩擦系数均满足TJCL/307—2019 标准的要求，摩擦系数稳定性为0.0015，250～380 km·h–1 制动速率范围内的摩擦系数热衰退仅0.027，在380 km·h–1 下的平均摩擦系数仍维持在0.35，平均磨耗仅0.06 cm3·MJ–1. 闸片优异的摩擦制动性能归因于形成了高强韧、低转移速率的摩擦膜. 利用大粒径摩擦组元作为外部运动障碍钉扎摩擦膜. 摩擦膜中的亚微米磨屑作为摩擦膜与对偶盘的啮合点，提供摩擦阻力，以保持高速制动时的摩擦系数. 添加的易氧化组元为摩擦膜源源不断提供氧化物，研磨生成的纳米氧化物作为弥散相强化摩擦膜. 通过多尺度颗粒的协同增强，实现了摩擦膜的动态稳定化，赋予了闸片优异的摩擦磨损性能.
轨道交通装备用混合动力包构型与能量管理策略
摘要：搭载传统燃油动力包的内燃动车组是运行在非电气化轨道交通中的主力机型，存在效率低、油耗高的缺点。针对这一问题，设计了一种轨道交通装备用混合动力包的构型方案，建立了混合动力动车组的数学模型，分析了不同模式下该构型方案的运行状态，结合整车线路运行条件，提出了一种基于动态规划算法的能量管理策略。仿真结果表明，在该能量管理策略控制下，装备混合动力包的动车组相较于纯燃油动车组燃油经济性提升了32.11%。
