基于輪軌接觸關(guān)系的鋼軌代表廓形研究.pdf

1、隨著我國(guó)鐵路交通的發(fā)展，尤其是近年來高速鐵路的快速發(fā)展，鋼軌傷損已成為鐵路運(yùn)營(yíng)中不容忽視的重大問題，嚴(yán)重影響著列車運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。鋼軌打磨是解決鋼軌傷損問題的有效策略之一，美國(guó)、日本、澳大利亞等國(guó)的大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，證明了鋼軌打磨在抑制鋼軌傷損、提高行車質(zhì)量、延長(zhǎng)鋼軌使用壽命和降低鐵路維護(hù)成本等方面的重要作用。我國(guó)的鋼軌打磨技術(shù)起步較晚，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有很大的差距。目前，國(guó)內(nèi)使用的打磨設(shè)備多依賴進(jìn)口，也沒有形成統(tǒng)一的打磨模式和打磨標(biāo)

2、準(zhǔn)。因此，開展鋼軌打磨技術(shù)的研究，促進(jìn)我國(guó)打磨技術(shù)的發(fā)展是非常必要的。代表廓形是鋼軌打磨中的一個(gè)重要研究方向，它在鋼軌廓形的優(yōu)化以及打磨量和打磨模式的確定等方面具有很高的實(shí)用價(jià)值。然而目前國(guó)內(nèi)關(guān)于代表廓形方面的研究非常匱乏，本論文的主要目標(biāo)就是對(duì)代表廓形的計(jì)算方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等方面的內(nèi)容進(jìn)行探索，以填補(bǔ)國(guó)內(nèi)在代表廓形研究方面的空白，為代表廓形的后續(xù)研究提供參考。
　　本論文提出了基于輪軌接觸關(guān)系對(duì)代表廓形的算法進(jìn)行設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)的研究方

3、法，并對(duì)代表廓形研究中涉及的代表廓形計(jì)算方法及其評(píng)價(jià)指標(biāo)等進(jìn)行了分析和試驗(yàn)。首先，針對(duì)鋼軌測(cè)量廓形可能存在的噪聲干擾和位置差異等問題，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的平滑濾波和廓形對(duì)齊等預(yù)處理算法進(jìn)行了對(duì)比和分析，并確定了利用Savitzky-Golay法進(jìn)行平滑和以軌頭側(cè)面直線為基準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)齊的測(cè)量廓形預(yù)處理方案;其次，設(shè)計(jì)了最小二乘距離法、算術(shù)平均法、加權(quán)平均法和散點(diǎn)重構(gòu)法等四種代表廓形算法，并對(duì)直線和曲線兩組實(shí)測(cè)鋼軌廓形的代表廓形進(jìn)行了計(jì)算;然后，基于

4、輪軌接觸幾何關(guān)系及接觸點(diǎn)位置的概率分布，分析了各算法所得鋼軌代表廓形與一組實(shí)測(cè)鋼軌廓形的輪軌接觸關(guān)系的相似度;最后，通過建立貨車動(dòng)力學(xué)模型，基于代表廓形和鋼軌測(cè)量廓形，分別對(duì)車輛在直線和小半徑曲線上運(yùn)行時(shí)的安全性和穩(wěn)定性等指標(biāo)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算和對(duì)比分析。結(jié)果表明:在直線和曲線區(qū)段，算術(shù)平均法和散點(diǎn)重構(gòu)法所得代表廓形與測(cè)量廓形組的接觸幾何相似性基本都能達(dá)到中等相關(guān)或強(qiáng)相關(guān)的水平，而最小二乘距離法和加權(quán)平均法所得代表廓形與部分測(cè)量廓形的