详情

原文传递重载铁路钢轨磨耗预测研究

论文题名：	重载铁路钢轨磨耗预测研究
关键词：	重载铁路;钢轨磨耗;动力学仿真;维护周期;减缓措施;预测计算
摘要：	重载铁路作为铁路货物运输中最先进有效的技术手段，已在世界各国得到广泛应用及发展，改善了我国货物运输供需矛盾问题。然而重载铁路在运用过程中会发生严重的轮轨磨耗现象，增加重载铁路运输成本，危及车辆运行安全，极大地制约着重载铁路的发展。为保障重载铁路运输健康快速发展，需要对钢轨磨耗及相关问题进行大量现场调研及仿真研究。　　重载铁路钢轨磨耗仿真虽然只涉及到轮轨系统，但是需要建立完整的车辆-轨道动力学模型，本文基于车辆-轨道系统动力学理论、三维轮轨接触力学理论、Archard材料磨损理论在UM动力学计算软件中建立了钢轨磨耗预测计算模型。将货车车辆简化为具有90个自由度的多刚体系统，对摩擦减振器、交叉支撑拉杆、轴箱定位装置等非线性构件进行详细考虑，采用多点-面接触模型模拟部件间接触摩擦行为，并充分考虑部件止挡间隙;将轨道系统考虑成集总参数模型，考虑钢轨的惯性特征以及其在横向、垂向、平移运动以及绕纵向的转动，依据一定的等效性原则，将钢轨弹性支撑层用弹簧阻尼单元进行模拟，钢轨通过轨下弹性支撑层与刚性基础相连，不考虑轨枕、路基等其他轨道部件的影响;基于Hertz理论及Kalker简化理论进行轮轨接触计算;基于Archard材料磨损模型进行钢轨磨耗计算。针对各种车型和通过速度，开展多工况计算并设置权重因子，模拟线路实际行车条件，根据磨损程度采用不同磨耗因子。为提高数值计算稳定性，累积磨耗深度每达到0.1mm进行钢轨型面更新;用建立的货车轨道模型动力学模型进行车辆稳定性计算，与翟婉明提出的车辆-轨道耦合动力学计算模型进行对比，验证所建立的模型的准确性。　　对朔黄铁路不同地段钢轨廓形进行测试，掌握钢轨在不同曲线地段的磨耗特点;基于磨耗演变模型研究重载铁路不同曲线地段钢轨磨耗的发展规律，分别对60kg/m和75kg/m钢轨进行磨耗演化，掌握不同地段，不同类型钢轨，不同运营条件下钢轨磨耗的演化过程和特征，弄清我国重载铁路钢轨磨耗演变规律;探究钢轨磨耗对重载车辆轨道动力学行为的影响规律，基于车辆运行安全提出适用于不同半径曲线地段的钢轨打磨维护周期;对影响钢轨磨耗的关键因素进行详细调查，基于调查结果提出适用于我国重载铁路钢轨磨耗的减缓措施。
作者：	张晴
专业：	载运工具运用工程
导师：	金学松
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