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高速道岔辙叉区打磨廓形设计及黏着特性分析
| 论文题名： | 高速道岔辙叉区打磨廓形设计及黏着特性分析 |
| 关键词： | 高速道岔;辙叉区;轮轨接触;黏着特性 |
| 摘要： | 随着我国高铁里程的增加，高速道岔的轮轨关系及维护策略成为我国高速铁路领域的重要安全问题及经济问题，优化道岔结构，以提高动车过岔性能，与之相关的道岔研究及维护技术的发展是迫切需要的。道岔由于其结构的复杂使得维护打磨困难，同时它作为轨道三大薄弱环节，时常面临疲劳损伤掉块的风险，使得其维护效益极低。同时为了避免优化后的打磨廓形轮轨间可能存在低黏着问题，特别是高速道岔区间内黏着问题存在空缺，本文在此进行相关研究。 本文以18号客运专线为研究对象，通过圆弧廓形理论拟合辙叉区心轨翼轨关键截面廓形；并根据拟合出的廓形进行结构优化，并通过分析接触几何关系，轮轨动力学计算，接触应力分析，分析优化前后动车组过岔时的动力学响应，设计能满足模拟道岔截面滚动试验台，分析道岔区轮轨黏着问题。 本文主要进行以下几项工作： 1、利用UM软件建立以LMa踏面的车轮。基于CRH2型车参数建立车辆模型，道岔模型基于18号单开道岔，通过提取道岔的关键特征截面的方式建立。 2、辙叉区廓形优化。基于圆弧曲线理论优化方法，设计以道岔廓形上的圆弧端点及半径作为设计变量，目标函数设置为打磨去除的材料及脱轨系数，以圆弧廓形间隙、道岔廓形凹凸性和轮轨横向力为约束条件的设计优化模型，通过模拟退火算法优化出满足条件的优化廓形。 3、通过建立的车辆道岔动力学模型，分析了标准关键截面廓形和优化打磨关键截面廓形的动力学性能，比较了两种廓形在列车相向通过道岔时的动力学响应评价指标；同时还对比速度、轴重对道岔动力学性能的影响；通过轮轨接触有限元模型，计算标准廓形模型下和设计优化廓形下的接触力学对比分析，同时还对比不同轴重、横移量下的接触力学分析；结果表明优化后的廓形使得列车侧向过岔平稳性有了明显提升。 4、实验分析验证。通过自主设计道岔滚动试验台，对比分析打磨前后道岔截面与LMa车轮滚动接触下的黏着系数，同时通过分析不同过岔速度、轮对横移量、不同轴重等参数对道岔辙叉区轮轨黏着系数的影响。 |
| 作者： | 吴涛 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 杨洋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华东交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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