邓维礼， 肖 南， 永 远

（西南交通大学材料科学与工程学院，四川成都610031）

基于超声技术轮轨接触状态监测的数值模拟

邓维礼， 肖 南， 永 远

（西南交通大学材料科学与工程学院，四川成都610031）

为了实时监测列车行车状态，保障其安全运行，提出利用超声技术监测轮轨接触状态的方法.引入W-M分形函数对粗糙的轮轨表面进行数学描述，运用多物理场耦合软件构建了超声技术监测轮轨接触状态的有限元模型.利用该模型，用本文提出的方法对界面粗糙度、介质层种类及厚度等因素进行了模拟，获得了相应条件下轮轨接触界面的反射声压.算例仿真结果表明：通过监测轮轨接触界面超声反射波的声压变化来判定轮轨接触状态的方法是有效可行的；当超声波频率为14 MHz时，轮轨表面粗糙度的区分度最好；当超声频率大于14 MHz时，对第三介质层厚度有较好的区分度；当超声波频率恒定且第三介质层厚度足够大时，超声反射声压级趋于恒定值102 dB.

轮轨接触；状态监测；数值模拟

列车行车状态监测和诊断系统是铁路行车安全保障体系的重要组成部分.随着我国高速铁路的快速发展，列车行车速度不断提高，车轮及轨道的服役强度不断增强，由此引发的磨损、疲劳和失效问题日益严重，这些问题反过来又加剧了轮轨之间的相互作用，最终导致脱轨事故的发生，严重威胁着行车安全［1］.因此，开展高速列车安全行车的研究，减少或杜绝脱轨事故发生……