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中国铁道科学 2016年第1期37卷 17-23页

作者：肖乾杨逸航黄碧坤华东交通大学现代轨道车辆研究所江西南昌330013 西南交通大学牵引动力国家重点实验室四川成都610031

基于客、货车车轮镟修踏面和京广线上的3种钢轨打磨廓形,采用mixed Lagrangian/Euler方法建立三维轮轨滚动接触稳态模型,分别计算和分析客、货车车轮镟修踏面与这3种钢轨打磨廓形接触时的轮轨滚动接触稳态特性。结果表明:在轮对对中的... 详细信息

基于客、货车车轮镟修踏面和京广线上的3种钢轨打磨廓形,采用mixed Lagrangian/Euler方法建立三维轮轨滚动接触稳态模型,分别计算和分析客、货车车轮镟修踏面与这3种钢轨打磨廓形接触时的轮轨滚动接触稳态特性。结果表明:在轮对对中的情况下,钢轨轨头接触区曲率半径越小,则轮轨接触角越大,且客车的轮轨接触角大于货车的;在不考虑横移的情况下,轮轨接触角在一定范围内变化时,轮轨接触角越大,轮轨接触斑内蠕滑力、蠕滑率的最大值也越大;客、货车镟修踏面与打磨廓形1接触时,接触斑内蠕滑力和蠕滑率的最大值小于其他2种打磨廓形,即打磨廓形1的车辆运行稳定性更好,但轮轨之间的力学性能较差;客、货车镟修踏面与打磨廓形2接触时,接触斑内蠕滑力和蠕滑率的最大值大于其他2种打磨廓形,即打磨廓形2的车辆牵引性能较好,但更容易发生蛇形失稳;客、货车车轮镟修踏面与打磨廓形3接触时,接触斑内蠕滑力和蠕滑率的最大值均介于其他2种打磨廓形之间,可同时保证车辆的牵引性能和运行稳定性,因此打磨廓形3在这3种钢轨打磨廓形中为最优。

关键词：客货列车共线铁路轮轨蠕滑轮轨滚动接触钢轨打磨廓形车轮镟修踏面

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客货混跑线路钢轨打磨廓形优化及磨耗预测

客货混跑线路钢轨打磨廓形优化及磨耗预测

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作者：胡伟豪华东交通大学

学位级别：硕士

我国铁路建设的快速发展在推进我国社会和经济的快速进步方面有着不可替代的作用。由于我国铁路运输条件复杂,且客货运量需求巨大,客货混跑是我国运输的主要模式之一。客车和货车在运行速度、列车整体结构、动力学性能和轴重方面存在巨... 详细信息

我国铁路建设的快速发展在推进我国社会和经济的快速进步方面有着不可替代的作用。由于我国铁路运输条件复杂,且客货运量需求巨大,客货混跑是我国运输的主要模式之一。客车和货车在运行速度、列车整体结构、动力学性能和轴重方面存在巨大差异,客货混跑线路钢轨存在各种各样的问题。钢轨打磨是目前为止世界上公认的有效解决钢轨异常磨耗等问题的方法之一,钢轨的日常维修和养护对延长钢轨使用寿命,提升铁路运行品质和安全都具有重要意义。钢轨打磨廓形是否合理是影响钢轨打磨质量和钢轨打磨效率的主要因素。因此针对客货混跑线路设计合理的钢轨打磨廓形是解决钢轨在运行过程中异常磨耗问题,同时延长钢轨使用寿命的重要工作。本文在总结国内外相关行业专家和学者研究的基础上,以客货混跑线路为基础,建立三次NURBS曲线拟合模型来描述客货混跑线路的钢轨廓形。采用优化的遗传算法对其求解,完成客货混跑线路不同工况下的钢轨打磨廓形的优化。并对其进行系统的分析和验证,提升钢轨打磨质量,提高打磨效率。针对钢轨磨耗问题进行磨耗预测,探究钢轨磨耗量的大小及磨耗廓形的演变以及发展规律。主要工作内容和创新如下:（1）建立标准60kg/m钢轨廓形和磨耗钢轨廓形三次NURBS描述方法,并对此方法进行验证。结合此方法提出了以N个型值点的横、纵坐标为设计变量,以减少打磨量,降低轮轨磨耗量和减小轮轨横向力为目标函数,以钢轨廓形的单调性、凹凸性、脱轨系数以及磨耗廓形和CN60钢轨廓形为上下边界范围为约束条件的多目标优化模型,并创新性的采用优化的遗传算法进行求解计算。分别得到直线工况和曲线工况下的设计打磨廓形,同时对设计的钢轨廓形进行三维曲面拟合。（2）建立25T客车和C70货车的多体动力学模型,并在多个工况下对比分析了设计的钢轨打磨廓形和CN60钢轨打磨廓形的运行稳定性、安全性、轮轨接触特性、打磨量以及钢轨磨耗特性。发现设计的钢轨打磨廓形具有良好的动力学性能和曲线通过性,在运行过程中轮轨接触状态良好,有利于减小列车运行过程中钢轨的磨耗量,延长钢轨使用寿命,保证列车的平稳安全运行。（3）建立客车和货车轮轨接触有限元模型,并进行接触分析。同时创新性的提出基于统计学和有限元法的摩擦功磨耗计算方法,即接触斑上各节点的摩擦功等于节点上摩擦力与接触点对相对位移的乘积。并且通过新的摩擦功计算方法进行钢轨磨耗预测,与实际测量的钢轨磨耗数据进行对比分析,探究钢轨磨耗规律。

关键词：客货混跑钢轨打磨廓形型面优化摩擦功钢轨磨耗预测

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