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高速道岔磨耗分析及打磨廓形优化设计

高速道岔磨耗分析及打磨廓形优化设计

作者：翁涛涛华东交通大学

学位级别：硕士

高速道岔是高速铁路的三个核心技术之一,同时也是薄弱环节。列车通过道岔时,道岔固有结构不平顺和轮载过渡过程会造成轮轨冲击加剧,加剧道岔区钢轨的磨耗速率,降低道岔的使用寿命。本文以18号高速道岔辙叉区为研究对象,建立了车辆与道... 详细信息

高速道岔是高速铁路的三个核心技术之一,同时也是薄弱环节。列车通过道岔时,道岔固有结构不平顺和轮载过渡过程会造成轮轨冲击加剧,加剧道岔区钢轨的磨耗速率,降低道岔的使用寿命。本文以18号高速道岔辙叉区为研究对象,建立了车辆与道岔的耦合动力学模型,基于该动力学模型并结合Archard轮轨磨耗模型详细研究了钢轨通过总重量、轨距、轨底坡、摩擦系数及车轮廓形对道岔辙叉区特征断面的磨耗特征影响;结合轮轨接触几何算法和三次NURBS曲线理论建立了一种以轮轨法向间隙和轮轨接触点密度为优化目标的辙叉区钢轨廓形设计方法。主要研究内容如下:(1)根据某CRH2型车辆参数及辙叉区心轨和翼轨的空间布置位置,利用多体动力学软件UM建立车辆与道岔的耦合动力学模型,基于该模型详细研究了通过总重量、轨距、轨底坡、摩擦系数及车轮廓形对道岔辙叉区心轨特征断面的磨耗特征影响。合理增大轨距,降低轨底坡,降低轮轨摩擦系数有利于减缓道岔钢轨磨耗速率。(2)基于三次NURBS曲线基本理论并结合轮轨接触几何算法,建立了一种道岔辙叉区特征断面打磨廓形的优化设计方法。根据NURBS曲线基本原理及de Boor-Cox算法,计算三次NURBS曲线不同控制点个数时拟合翼轨及心轨廓形的误差,选取合理的控制点个数,建立了辙叉区特征断面的三次NURBS曲线拟合廓形;以辙叉区特征断面的磨耗廓形为初始廓形,以拟合廓形的控制点纵坐标为设计变量,以降低轮轨接触法向间隙和提高接触点密度为目标,得到辙叉区特征断面的打磨优化廓形。(3)基于轮轨接触几何算法、车辆-道岔耦合动力学模型及轮轨接触有限元模型,深入研究对比了辙叉区标准廓形和打磨优化廓形的轮轨接触特性;对比研究了列车分别通过辙叉区标准廓形与打磨优化廓形的轮轨横向力和垂向力、脱轨系数以及轮重减载率等动力学指标结果;对比分析了轮对在不同横向位移、轴重及摇头角情况下,标准廓形和打磨优化廓形的轮轨接触力学特性。结果表明:打磨优化廓形均不同程度地改善了轮轨匹配特性,各断面处的轮轨接触点分布均匀性均有所提升;与标准廓形比,车辆通过打磨优化廓形的辙叉区的各动力学指标最大值分别减小23.2%、8.3%、12%和43.5%;打磨优化廓形均能有效降低轮轨接触的Mises应力和接触应力。(4)提取不同运行里程后的磨耗车轮廓形,分别从辙叉区轮轨接触特性、车辆过岔动力学特性及轮轨磨耗特性等方面分析了打磨优化廓形对磨耗车轮的适应性。结果表明:打磨优化廓形能够减缓各磨耗车轮轮轨接触点跳跃情况,改善轮轨接触状态,同时能有效改善磨耗前期和中期车轮过辙叉区的通力学特性,显著降低岔区轮轨磨耗的剧烈程度,打磨优化廓形对磨耗车轮具有较好的适应。

关键词：高速道岔钢轨磨耗分析打磨廓形优化设计

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车轮凹磨特征指数对车辆运行性能影响分析

铁道科学与工程学报 2023年第6期20卷 1994-2003页

作者：林凤涛贾喆翁涛涛陈武张子豪方琴华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西南昌330013 华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室江西南昌330013

针对高速动车组在运营过程中出现车轮踏面过度凹型磨耗导致转向架横向报警状况,对服役列车车轮型面进行跟踪测量,采用最小二乘法对不同运营里程车轮型面凹型磨耗特征进行椭圆拟合并验证,引入车轮凹磨特征指数作为自变量,建立车辆系统动... 详细信息

针对高速动车组在运营过程中出现车轮踏面过度凹型磨耗导致转向架横向报警状况,对服役列车车轮型面进行跟踪测量,采用最小二乘法对不同运营里程车轮型面凹型磨耗特征进行椭圆拟合并验证,引入车轮凹磨特征指数作为自变量,建立车辆系统动力学模型,分析不同车轮凹磨特征指数对轮轨接触几何和车辆动力学性能影响。结果表明:通过椭圆拟合得到的函数能够较好地表示车轮型面凹磨特征,改变凹磨特征指数计算轮轨接触几何,发现不同车轮型面凹磨区域位置接触点跳跃程度、等效锥度与凹磨特征指数呈正相关;计算动力学性能,发现转向架横向振动加速度对车轮凹磨敏感,与凹磨特征指数呈正相关;通过曲线时随着凹磨特征指数增大对车辆动力学性能产生不良影响,其中对脱轨系数、轮轨横向力和车体横向平稳性指标影响显著;对车轮数据进行大量统计分析,得出凹磨特征指数主要分布在[0,0.077],进行轮轨接触分析与动力学验证分为优[0,0.050)、良[0.050,0.065]和差[0.065,0.077]3个区段,当凹磨特征指数位于差区段时,需要进行车轮镟修以保证车辆运行稳定性。

关键词：踏面凹磨最小二乘法轮轨接触几何车辆动力学

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高速铁路焊接区轮轨动力学响应及疲劳分析

铁道工程学报 2023年第9期40卷 23-32,53页

作者：林凤涛张子豪翁涛涛方琴贾喆陈武黄金霞省部共建轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室(华东交通大学) 南昌330013 载运工具与装备教育部重点实验室(华东交通大学) 南昌330013 安徽辉瑞轨道智能设备有限公司合肥231638

研究目的:针对不同行车条件下,高速列车通过钢轨焊缝区高频振动及轮轨冲击损伤问题,应用列车系统动力学理论,构建车辆–轨道耦合动力学模型,对钢轨焊接区典型不平顺对轮轨垂向动态响应特征及发生疲劳损伤的可能性进行研究。研究结论:(1... 详细信息

研究目的:针对不同行车条件下,高速列车通过钢轨焊缝区高频振动及轮轨冲击损伤问题,应用列车系统动力学理论,构建车辆–轨道耦合动力学模型,对钢轨焊接区典型不平顺对轮轨垂向动态响应特征及发生疲劳损伤的可能性进行研究。研究结论:(1)高速列车通过下凹型焊缝的轮轨冲击作用强于上凸型焊缝,通过W型不平顺的轮轨垂向动态作用强于V型不平顺;(2)随着焊缝区不平顺波深的增加或波长的减小,轮轨垂向响应增强,在铁路钢轨养护中,建议以波深0.4 mm及波长0.4 m为焊缝区限值进行打磨养护;(3)结合安定理论,确定钢轨焊缝的疲劳损伤区,横移量大于9.5 mm时,疲劳因子大于零,当横移量达到10.1 mm,上凸型焊接区疲劳因子达到0.041,下凹型焊接区疲劳因子达到0.068,下凹型焊缝更容易产生疲劳裂纹;(4)本研究成果可为高速铁路焊接区裂纹萌生可能性的预测及钢轨养护提供借鉴。

关键词：轮轨力焊缝不平顺焊缝幅值与波长疲劳因子

道岔辙叉区磨耗车轮动力学分析及摩擦因数影响

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铁道科学与工程学报 2023年第4期20卷 1316-1325页

作者：林凤涛翁涛涛杨洋张子豪贾喆陈武方琴杨建华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西南昌330013 华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室江西南昌330013 安徽辉瑞轨道智能设备有限公司安徽合肥230011

研究磨耗车轮通过道岔辙叉区的轮轨相互作用特性及控制摩擦因数减缓轮轨磨耗的措施,以CRH2型动车组和18号高速道岔辙叉区为研究对象,基于迹线法原理,计算不同运行里程的磨耗车轮与辙叉区钢轨特征截面的接触点分布。采用UM建立车辆-道岔... 详细信息

研究磨耗车轮通过道岔辙叉区的轮轨相互作用特性及控制摩擦因数减缓轮轨磨耗的措施,以CRH2型动车组和18号高速道岔辙叉区为研究对象,基于迹线法原理,计算不同运行里程的磨耗车轮与辙叉区钢轨特征截面的接触点分布。采用UM建立车辆-道岔耦合动力学模型,结合非椭圆多点接触Kik-Piotrowski的轮轨接触算法,计算不同摩擦因数下磨耗车轮通过辙叉区的轮轨动力学变化特性及轮轨磨耗特性。研究结果表明:随着车轮磨耗加剧,岔区轮轨匹配趋向不良,接触点跳跃更为复杂、剧烈,跳跃宽度增大;车轮磨耗初期,轮轨动力学特性有所改善,车轮磨耗对横向力的影响较大;相对于标准新轮,运行里程为20.3万km的磨耗车轮通过辙叉区的轮载过渡位置延后0.134 m;减小轮轨摩擦因数会降低列车通过辙叉区的安全性和平稳性,但有利于减缓轮轨磨耗;当车轮运行里程达到20.3万km时,摩擦因数由0.55分别降低至0.45,0.35,0.25和0.15,钢轨磨耗指数分别下降6.3%,15.5%,34.0%和49.8%,钢轨润滑有利于减缓辙叉区钢轨磨耗,提高道岔区钢轨的使用寿命。

关键词：道岔辙叉区磨耗车轮轮轨动力学摩擦因数

吻合器钉仓组件的创新设计及其在微创手术中的应用

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自动化应用 2024年第S1期 13-15页

作者：翁涛北京鑫涛辉煌生物科技有限公司

与传统开放手术相比，微创手术具有创伤小、恢复快、并发症少等优势，已成为患者和医生普遍青睐的治疗方式，而在微创手术中，作为重要的医疗器械之一，吻合器钉仓组件的设计与性能直接影响手术的效果和患者的康复情况。基于此，首先阐... 详细信息

与传统开放手术相比，微创手术具有创伤小、恢复快、并发症少等优势，已成为患者和医生普遍青睐的治疗方式，而在微创手术中，作为重要的医疗器械之一，吻合器钉仓组件的设计与性能直接影响手术的效果和患者的康复情况。基于此，首先阐述微创手术的背景与发展趋势，其次分析吻合器钉仓组件的创新设计重要性，再次提出几条吻合器钉仓组件在微创手术中的应用策略，最后对吻合器钉仓组件在微创手术中的应用进行展望，以供参考。

关键词：吻合器钉仓组件创新设计微创手术

TGF-β及炎症反应在慢性肾脏病纤维化中作用的研究进展

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中国中西医结合肾病杂志 2023年第5期24卷 458-461页

作者：翁涛涛刘伟葛广波胡静上海中医药大学附属第七人民医院肾病科上海200137 上海中医药大学附属曙光医院肝病研究所上海市中医临床重点实验室肝肾疾病病证教育部重点实验室上海201203 上海中医药大学交叉科学研究院上海201203

近年来慢性肾脏病(chronic kidney disease,CKD)在全球的发病率和死亡率明显上升^([1,2])。截止到2017年,全球CKD人数达6.975亿,其中中国达1.323亿,是全球最多的国家^([3])。目前,CKD已被确认为世界范围内危害人类健康的主要公共卫生问... 详细信息

近年来慢性肾脏病(chronic kidney disease,CKD)在全球的发病率和死亡率明显上升^([1,2])。截止到2017年,全球CKD人数达6.975亿,其中中国达1.323亿,是全球最多的国家^([3])。目前,CKD已被确认为世界范围内危害人类健康的主要公共卫生问题之一。肾纤维化(renal fibrosis,RF)是CKD向终末期肾脏病(end-stage renal disease,ESRD)发展的共有病理变化.

关键词：慢性肾脏病终末期肾脏病炎症反应肾纤维化公共卫生问题 CKD

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高速铁路辙叉区钢轨打磨廓形设计方法

交通运输工程学报 2021年第6期21卷 124-135页

作者：林凤涛吴涛杨洋庞华飞邹亮翁涛涛王松涛邓卓鑫华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室江西南昌330013 中车株洲电力机车有限公司湖南株洲412001 广州铁路职业技术学院广东广州510430

以心轨顶宽20、35、50 mm处的辙叉区钢轨关键截面作为研究对象,基于NURBS曲线理论建立辙叉区钢轨廓形重构方法;以关键截面钢轨廓形上若干型值点为设计变量,以打磨材料去除量的减少和脱轨系数的降低为目标,以钢轨廓形几何特征和降低钢轨... 详细信息

以心轨顶宽20、35、50 mm处的辙叉区钢轨关键截面作为研究对象,基于NURBS曲线理论建立辙叉区钢轨廓形重构方法;以关键截面钢轨廓形上若干型值点为设计变量,以打磨材料去除量的减少和脱轨系数的降低为目标,以钢轨廓形几何特征和降低钢轨滚动接触疲劳为约束条件,设计出18号道岔辙叉区钢轨经济性打磨廓形;建立了轮轨接触有限元模型和车辆-轨道耦合动力学模型,进行了轮轨接触应力与动力学指标计算。分析结果表明:优化的打磨廓形接触点分布均匀,具有良好的轮轨接触几何特性;钢轨打磨材料去除量在2号截面处降低了17.2%;各截面Mises应力分别降低了8.7%、8.3%和11.5%,轮轨接触应力降幅分别为12.9%、15.8%和18.0%;列车逆侧向过岔时,轮轨横向力与车体横向振动加速度分别降低了10.3%和15.6%,脱轨系数与轮重减载率分别降低了8.1%和10.6%,疲劳因子降低了12.2%。可见,优化廓形在保证列车运行安全性的同时,提升了列车运行的平稳性以及辙叉区钢轨的使用寿命。

关键词：铁道工程车辆系统动力学轮轨关系轮轨接触 NURBS曲线理论打磨廓形

肾衰乙方治疗慢性肾脏病4期合并慢性心力衰竭的临床观察

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上海中医药大学学报 2023年第3期37卷 13-18,29页

作者：段连香翁涛涛刘子洋刘文瑞廖琳胡静沈玛丽曹玉上海中医药大学附属第七人民医院肾病科上海200137 叶景华全国名老中医传承工作室上海200137 上海颐丹护理院上海201822

目的:探讨肾衰乙方治疗慢性肾脏病(CKD)4期合并慢性心力衰竭(CHF)的临床疗效。方法:将80例CKD 4期合并CHF(脾肾气虚、瘀血阻滞证)患者随机分为对照组和治疗组,每组各40例。对照组患者给予西医常规治疗,治疗组患者给予西医常规治疗结合... 详细信息

目的:探讨肾衰乙方治疗慢性肾脏病(CKD)4期合并慢性心力衰竭(CHF)的临床疗效。方法:将80例CKD 4期合并CHF(脾肾气虚、瘀血阻滞证)患者随机分为对照组和治疗组,每组各40例。对照组患者给予西医常规治疗,治疗组患者给予西医常规治疗结合肾衰乙方口服,两组疗程均为8周。评价两组患者的临床疗效;治疗前后,比较两组患者的中医证候总积分及主症评分的变化,检测所有患者的血清肌酐(SCr)、尿素氮(BUN)、估算肾小球滤过率(eGFR)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-6(IL-6)、超敏C反应蛋白(hsCRP)、N末端B型脑钠肽前体(NT-proBNP)水平,比较两组患者的左心室射血分数(LVEF),评估两组患者的纽约心脏学会(NYHA)心功能分级情况。结果:治疗过程中,对照组1例患者剔除,治疗组1例患者脱落,最终纳入统计分析者对照组39例、治疗组39例。①治疗后,治疗组的临床总有效率为84.62%,对照组为56.41%,治疗组的疗效优于对照组(P<0.05)。②治疗后,两组患者的中医证候总积分均显著降低(P<0.05),且治疗组患者的积分低于对照组(P<0.05);两组患者的主症评分较治疗前均降低(P<0.05),且治疗组患者的倦怠乏力、气短懒言、食少纳呆、腰膝酸软症状评分低于对照组(P<0.05)。③治疗后,两组患者的SCr、BUN、TNF-α、IL-6、hsCRP、NT-proBNP水平较治疗前均降低(P<0.05),eGFR、LVEF水平较治疗前均升高(P<0.05),且治疗组患者的SCr、BUN、TNF-α、IL-6、hsCRP、NT-proBNP水平低于对照组(P<0.05),eGFR、LVEF水平高于对照组(P<0.05)。④治疗后,两组患者的NYHA心功能分级情况均改善(P<0.05),且治疗组患者的改善情况优于对照组(P<0.05)。结论:肾衰乙方结合西医常规疗法可更好地改善CKD 4期合并CHF(脾肾气虚、瘀血阻滞证)患者的肾功能、心功能,降低患者的血清炎症因子水平,提高临床疗效。

关键词：慢性肾脏病慢性心力衰竭肾衰乙方炎症因子中西医结合