基于车辆动力学的重载铁路曲线磨耗钢轨型面改进设计与分析

论文摘要

为了提高运能,降低运输成本,重载运输已成为当今世界铁路发展方向之一,但随之带来的后果有：轮轨动态作用加剧、轨道结构破坏严重、钢轨侧磨迅速,使每年花费于铁路维护和钢轨更换费用迅速增加。为减轻重载铁路轮轨磨耗,延长钢轨使用寿命,论文作者所在单位承担了某重载铁路轮轨关系及轮轨型面合理匹配研究项目。本文在课题组已有的工作的基础上,基于车辆动力学,对重载铁路曲线磨耗钢轨型面进行了改进设计与分析。本文首先以车辆动力学理论为基础,结合重载铁路曲线段实测钢轨型面和轮轨接触几何关系,考虑了货车系统各种非线性环节,建立了重载货车曲线通过动力学分析模型。然后,运用动力学分析手段,对某重载铁路一个曲线段的磨耗钢轨型面进行了初步设计、详细设计和最终设计,并对不同设计方案型面的轮轨接触几何关系和车辆曲线通过性能进行对比分析,最终确定了合理的曲线磨耗钢轨型面改进设计方案。课题组根据型面改进设计方案,对某重载铁路曲线磨耗钢轨型面进行了打磨,并对轮轨动力性能进行了现场试验。本文根据试验结果与理论仿真结果,对设计方案的效果进行了分析。分析结果表明,对于该曲线轨道,采用本文提出的磨耗钢轨型面改进设计方案,可有效减缓钢轨的侧磨。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 本论文主要研究工作
• 第2章 重载铁路车辆曲线通过动力学分析模型
• 2.1 重载铁路车辆曲线通过动力学仿真分析模型
• 2.2 重载铁路曲线磨耗钢轨型面获取与磨耗统计
• 2.3 轮轨静态接触几何关系
• 2.4 本章小结
• 第3章 重载铁路曲线磨耗钢轨型面改进设计与分析
• 3.1 外轨型面初步设计
• 3.1.1 小改方案
• 3.1.2 中改方案
• 3.1.3 大改方案
• 3.2 外轨型面详细设计
• 3.2.1 小改方案
• 3.2.2 中改方案
• 3.2.3 大改方案
• 3.3 外轨型面最终设计
• 3.4 内轨型面设计
• 3.4.1 小改方案
• 3.4.2 中改方案
• 3.4.3 大改方案
• 3.5 内、外轨最终型面设计的匹配效果分析
• 3.5.1 静态轮轨接触几何关系分析
• 3.5.2 动态仿真分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 实际效果分析
• 4.1 试验段概况
• 4.2 实际效果分析
• 4.2.1 轮轨接触几何关系分析
• 4.2.2 轮轨动力学性能对比分析
• 4.3 后期磨耗观察分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及参加的科研实践