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原文传递 CRH380BL动车组踏面磨耗规律研究及动力学影响分析

论文题名：	CRH380BL动车组踏面磨耗规律研究及动力学影响分析
关键词：	动车组;车轮踏面;磨耗规律;动力学性能
摘要：	2008年8月，京津高速铁路客运专线投入运营，标志着中国进入高速铁路时代。车轮磨耗是高速铁路上最常见的现象，车轮的运用状态直接关系到高速列车的运行品质和运营成本。　　通过调研发现，不同线路对列车车轮磨耗具有较大影响，文章开篇选取京沪线、沪杭线上CRH380BL列车各一列展开研究，数据统计结果表明列车1号车厢、16号车厢相比其它车厢轮径磨耗较快;沪杭线上列车运行0-80万公里期间车轮轮径平均磨耗量为0.83mm每10万公里，80-108万公里期间，轮径平均磨耗量为0.56mm每10万公里，108-128万公里期间，轮径平均磨耗为1.74mm每10万公里。京沪线CRH380BL-6461在0-100万公里期间平均磨耗率为0.79mm每10万公里。　　踏面外形分析结果，列车运行0-10万公里期间车轮外形轮廓磨耗严重，磨耗主要表现为轮缘磨耗，其次为滚动圆附近磨耗。踏面磨耗量分析结果，列车运行0-100万公里期间踏面磨耗检测数据呈现明显的周期性变化，在0-20万公里期间，车辆每运行10万公里踏面磨耗增加0.36mm。车辆运行20-50万公里和50-75万公里，车轮踏面磨耗率非常接近，为0.30 mm每10万公里，此阶段车轮踏面磨耗较稳定，75-100万公里车轮踏面磨耗速率较快，为0.42mm每10万公里。同轴轮径差的分析结果，在0-100万公里期间，同轴轮径差均在1.0mm以内，在50-75万公里间，同轴轮径差随运行里程近似呈线性递增，表现为轮对发生偏磨，在75-100万公里间轮对同轴轮径差最大，主要分布在0.3-0.6mm。　　本文以轮径为因变量，轮径差、踏面外形各参数为自变量进行回归分析，发现轮径变化受轮缘、同转向架轮径差影响较大。轮径与轮缘存在较显著的负相关关系，轮径与同转向架存在较显著的正相关性。从而说明在列车整个运行过程中严格控制车轮轮缘值范围及同转向架轮径差值的范围有助于控制整车磨耗功率。基于马尔可夫退化思想推导出一个镟修周期内车轮退化状态计算公式，通过数据统计出每走行5万公里分别退化0，1，2个等级的概率，已知当前时刻的轮径分布，在MATLAB里可以较方便的预测下一时刻的轮径的分布。　　本文最后建立380BL列车动力学仿真模型，模拟列车以350km/h速度通过曲线超高为175，缓和曲线680m，曲线半径为7000m的右侧曲线时，轮径，轮径差，踏面磨耗对列车运行安全性及平稳性的影响。其中还对比分析了曲线半径相同，不同超高和缓和曲线长度对列车动力学性能的影响，分析了轮径相同速度不同对列车动力学性能的影响。轮径仿真得出在轮重不变的情况下，轮径变化对列车动力学参数影响不大，只是整车磨耗功率随着轮径的减小而减小。轮对轮径差从-2mm到2mm时，得出车辆过右曲线时，外轨车轮轮径较内轨侧车轮轮径越大，脱轨安全性风险越大;过右侧曲线时，无论是左侧轮径大，还是右侧轮径大都会影响列车运行平稳性;在同等大小的轮径差情况下，外轨车轮轮径大于内轨车轮轮径时，列车平稳性较内轨车轮轮径大于外轨车轮轮径要好;无论是正方向轮径差还是反方向轮径差，整车磨耗功率都是随着轮径差变大而逐渐增大，且增长率也逐渐变大;在同等大小的轮径差情况下，外轨车轮轮径大于内轨车轮轮径时，磨耗功率较内轨车轮轮径大于外轨车轮轮径要小。过右曲线时，轮径差等值反向、仅后轮对存在轮径差时的对车辆动力学性能影响较大。踏面磨耗后对整车磨耗功率影响较大，其中踏面锥度越大，脱轨系数越大，脱轨风险越大。
作者：	曹巧
专业：	载运工具运用工程
导师：	张卫华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文