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轮轨力和轨道不平顺识别方法研究
| 论文题名： | 轮轨力和轨道不平顺识别方法研究 |
| 关键词： | 轮轨力;轨道不平顺;车轴弯矩;激扰识别;轨道动力学 |
| 摘要： | 轮轨力是引起机车车辆与轨道线路系统振动、冲击、疲劳、损伤的直接根源，也是评价列车运行安全性的依据;同时，列车在轨道上运行时，轨道不平顺导致轮轨力动态变化，激起车辆系统振动，从而引发车辆部件的疲劳破坏。因此，准确识别轮轨力和轨道不平顺状况对保证列车运行安全和可靠性具有重要意义。本文主要研究工作及其结论有以下三点: (1)基于Fortran语言建立了车辆-轨道动力学系统，该系统包含三个模型: 1）车辆模型，考虑了车体、构架和轮对的横向和垂向自由度，忽略其纵向自由度，一系（轴箱）和二系（中央）悬挂装置模型化为系统悬挂力，并建立整个车辆系统运动方程。 2）轨道模型，将其考虑为钢轨。轨枕-道床-路基三层支承结构，建立轨道系统运动方程，并将实测轨道激扰施加于钢轨轨面。 3）轮轨接触模型，采用迹线法处理空间轮轨接触关系，在进行轮轨接触参数求解时，考虑了轮对的横移和摇头以及钢轨的振动。将本文建立的车辆，轨道系统模型求解结果与相关文献中实测结果进行了对比，对比结果显示，该模型具有一定的可靠性，可为后续研究提供理论计算数据。 (2)本文基于所建立的车辆一轨道动力学模型，进一步将车轴处理为带有集中质量和转动惯量的Timoshenko梁模型，考虑车轴的弯曲振动，在此基础上，提出通过车轴弯矩来识别轮轨力，即通过计算车轴6个特定截面的弯矩来反推一系悬挂力、轮轨横向力和轮轨垂向力，并给出计算公式和选点范围。结果显示，通过车轴弯矩能够很好地识别轮轨垂向力和一系悬挂垂向力，但随着车辆运行速度的提高，轮轨横向力的识别误差相对较大，低速时轮轨横向力误差在可接受范围内，建议运行速度低于250km/h时可以考虑这种方法。 (3)本文提出了用轮对（轴箱）加速度二次积分的方法来识别轨道高低不平顺，即将轮对（轴箱）加速度仿真结果通过数值方法进行二次积分，得到轮对（轴箱）位移时域曲线，然后和轨道高低不平顺作对比来验证这种方法的准确性。结果显示，通过轴箱加速度二次积分的方法可以很好地识别轨道高低不平顺，但对轨道横向激扰识别效果有限，这是因为轨道横向激扰在轮轨间非线性蠕滑的作用下，得到一定程度的衰减，特别是对高频激扰的衰减。 本论文研究结果可为轮轨力现场检测和轨道不平顺检测提供参考。 |
| 作者： | 杨航 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 任尊松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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