详情

原文传递基于轮轨接触关系的钢轨代表廓形研究

论文题名：	基于轮轨接触关系的钢轨代表廓形研究
关键词：	钢轨打磨;代表廓形;轮轨接触关系;动力学;相似度
摘要：	随着我国铁路交通的发展，尤其是近年来高速铁路的快速发展，钢轨伤损已成为铁路运营中不容忽视的重大问题，严重影响着列车运行的安全性与稳定性。钢轨打磨是解决钢轨伤损问题的有效策略之一，美国、日本、澳大利亚等国的大量实践经验，证明了钢轨打磨在抑制钢轨伤损、提高行车质量、延长钢轨使用寿命和降低铁路维护成本等方面的重要作用。我国的钢轨打磨技术起步较晚，与发达国家相比仍有很大的差距。目前，国内使用的打磨设备多依赖进口，也没有形成统一的打磨模式和打磨标准。因此，开展钢轨打磨技术的研究，促进我国打磨技术的发展是非常必要的。代表廓形是钢轨打磨中的一个重要研究方向，它在钢轨廓形的优化以及打磨量和打磨模式的确定等方面具有很高的实用价值。然而目前国内关于代表廓形方面的研究非常匮乏，本论文的主要目标就是对代表廓形的计算方法和评价标准等方面的内容进行探索，以填补国内在代表廓形研究方面的空白，为代表廓形的后续研究提供参考。　　本论文提出了基于轮轨接触关系对代表廓形的算法进行设计和评价的研究方法，并对代表廓形研究中涉及的代表廓形计算方法及其评价指标等进行了分析和试验。首先，针对钢轨测量廓形可能存在的噪声干扰和位置差异等问题，对测量数据的平滑滤波和廓形对齐等预处理算法进行了对比和分析，并确定了利用Savitzky-Golay法进行平滑和以轨头侧面直线为基准进行对齐的测量廓形预处理方案;其次，设计了最小二乘距离法、算术平均法、加权平均法和散点重构法等四种代表廓形算法，并对直线和曲线两组实测钢轨廓形的代表廓形进行了计算;然后，基于轮轨接触几何关系及接触点位置的概率分布，分析了各算法所得钢轨代表廓形与一组实测钢轨廓形的轮轨接触关系的相似度;最后，通过建立货车动力学模型，基于代表廓形和钢轨测量廓形，分别对车辆在直线和小半径曲线上运行时的安全性和稳定性等指标进行了动力学仿真计算和对比分析。结果表明:在直线和曲线区段，算术平均法和散点重构法所得代表廓形与测量廓形组的接触几何相似性基本都能达到中等相关或强相关的水平，而最小二乘距离法和加权平均法所得代表廓形与部分测量廓形的接触几何相似度仅有弱相关水平;经进一步比较发现，算术平均法所得代表廓形与钢轨测量廓形组的轮轨接触关系相似度最高，散点重构法次之，而加权平均法和最小二乘距离法较差;通过动力学仿真和分析，四种代表廓形算法所得代表廓形的轮轨垂向力、轮轨横向力、脱轨系数、轮重减载率和轮轴横向力等动力学性能指标的统计特征和分布百分数曲线均比较接近钢轨测量廓形组的对应指标或趋于测量廓形组对应指标的平均水平。
作者：	吴朋朋
专业：	车辆工程
导师：	李芾;丁军君
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文