車輪廓形對重載鐵路能耗的影響研究.pdf

1、眾所周知，鐵路運輸相較于其他交通運輸?shù)闹饕獌?yōu)點在于運量大、速度快、單位運量耗能少等方面。雖然鐵路運輸耗能少是其自身存在的優(yōu)勢，但鐵路運輸過程中依然消耗了很大一部分的能量，為了順應(yīng)國家發(fā)展的需要，響應(yīng)國家節(jié)約能源、減少排放的號召，研究鐵路運輸中能耗的影響因素不可或缺。鐵路運輸較其他運輸方式最大的特點在于它的輪軌關(guān)系，因此從輪軌關(guān)系的方向去研究列車能耗的影響因素是非常具有現(xiàn)實意義的。
　　首先，實地考察了朔黃線黃驊港車站區(qū)段的鐵路實際

2、磨損情況，并測量了不同磨耗時期的LM型車輪踏面，結(jié)合線路上不同半徑曲線數(shù)量的統(tǒng)計圖，初步了解了朔黃線上的輪軌關(guān)系的主要參數(shù)。另外，通過閱讀文獻(xiàn)、查閱相關(guān)資料，得到了添加摩擦改進(jìn)劑后，輪軌關(guān)系變化的參數(shù)。在掌握這些原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善了能耗計算理論模型，具體是從摩擦改進(jìn)劑模型的完善、摩擦功的計算方法、自旋蠕滑力矩的計算方法以及能耗計算模型的完善等方面展開分析的。最后利用動力學(xué)分析軟件和數(shù)值計算軟件進(jìn)行詳細(xì)的分析，探究不同磨耗時期的

3、車輪廓形以及不同表面狀態(tài)的鋼軌對重載鐵路能耗的影響。論文的主要工作和結(jié)論如下:
　　1.使用Simpack軟件仿真建立了C80車輛的動力學(xué)模型后，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，確定了在實際工況中添加摩擦改進(jìn)劑不但會影響輪軌摩擦系數(shù)，還會影響對應(yīng)的Kalker權(quán)重系數(shù)。依據(jù)這一事實，為后續(xù)的動力學(xué)分析提供相關(guān)參數(shù)依據(jù)，修正了原有的動力學(xué)、能耗分析方法，在此基礎(chǔ)編寫了相應(yīng)的數(shù)值計算程序。
　　2.調(diào)查了朔黃線黃驊港車站區(qū)段輪軌關(guān)系，具體工作可以

4、分為三個部分。第一，調(diào)查了朔黃線上鋼軌表面的磨損情況，對比實測的不平順頻譜圖，了解到線路上存在波長為80mm左右的波磨且鋼軌表面存在嚴(yán)重的磨損和損傷;第二，挑選不同磨耗里程的車輛測量他們的車輪踏面，得到了0～30萬千米不同磨耗時期的車輪踏面廓形;第三，結(jié)合線路上不同半徑曲線數(shù)量統(tǒng)計表，確定了本文計算的各種工況曲線半徑。
　　3.通過分析C80車輛模型在改變車輪踏面廓形和鋼軌表面狀態(tài)時的車輛動力學(xué)性能變化，得出添加摩擦改進(jìn)劑和不同磨

5、耗時期的車輪踏面廓形對車輛動力學(xué)性能的影響。計算結(jié)果顯示:隨著車輪磨耗里程的增加，在兩種不同表面狀態(tài)的鋼軌上，最大輪軌橫向力、最大輪軌垂向力、最大輪重減載率、最大脫軌系數(shù)均呈現(xiàn)先增大再減小的趨勢。添加摩擦改進(jìn)劑后能夠改善最大垂向輪軌力、最大輪重減載率、車輛垂向平穩(wěn)性等動力學(xué)性能，整體上來看添加摩擦改進(jìn)劑不會影響車輛通過的安全可靠性。
　　4.研究了不同磨耗的車輪廓型、通過速度、不同曲線半徑以及不同角度的軌底坡等參數(shù)對添加摩擦改進(jìn)劑