車輪踏面擦傷及不圓度檢測技術(shù)的研究.pdf

1、車輪是機(jī)車車輛的最終受力部件，它把機(jī)車車輛的載荷傳給鋼軌，并在鋼軌上轉(zhuǎn)動來完成列車的運(yùn)行。因此，車輪的質(zhì)量狀況，直接影響行車安全。車輪踏面擦傷及不圓度作為列車車輪安全檢測的最重要的參數(shù)之一，能否在高速運(yùn)行中被準(zhǔn)確的檢出直接決定著列車的行車安全，具有重要的現(xiàn)實意義。同時車輪在鋼軌上高速行進(jìn)時，綜合因素的相互耦合對軌道產(chǎn)生較大的動力作用并對車輪-軌道的動態(tài)作用性能產(chǎn)生影響，準(zhǔn)確及時的對軌道作用的定量評估，也是不容忽視的問題。國內(nèi)外針對車輪擦

2、傷及不圓度的檢測有很多方法，但多為低速應(yīng)用或無法高速定量檢測。為此，論文系統(tǒng)的研究高速運(yùn)行條件下的輪軌作用關(guān)系模型，搭建系統(tǒng)高速實驗平臺，并定量得到檢測結(jié)果。討論各參數(shù)對于實際安全性控制的重要作用。
　　本文通過介紹擦傷及不圓度的定義及形成原因，調(diào)研分析國內(nèi)外既有的模型和檢測方法，給出了解決問題的方向:采用車輛-軌道耦合動力學(xué)模型，利用激光-位置敏感傳感器作為關(guān)鍵核心器件解決該研究難點(diǎn)。針對翟婉明等人提出的“車輛-軌道耦合動力學(xué)模

3、型”，依據(jù)檢測對象特點(diǎn)，簡化得到了垂向輪軌作用力計算模型，利用改進(jìn)歐拉法求解偏微分方程組得到了定量計算結(jié)果，并通過大量的實驗仿真給出了各種激勵條件下的輪軌作用特點(diǎn)，并最終選擇在80-140km/h下建立實驗平臺，保障對擦傷和不圓的檢出效果。
　　搭建了高速實驗平臺，給出了該實驗平臺的具體實施方案、檢測原理和檢測流程，對于各關(guān)鍵部件給予詳細(xì)了選型說明，同時簡要分析了系統(tǒng)誤差。同時通過對系統(tǒng)的進(jìn)一步擴(kuò)展，即可方便的檢測出橫向作用力，從

4、而利用垂向力、橫向力能夠定量計算出影響行車安全性能和輪軌動力作用性能的多項相關(guān)參數(shù)。驗證了該系統(tǒng)的可行性。
　　詳細(xì)分析并給出了實際工程實施用算法模型，介紹了如何利用實驗平臺及輪軌垂向作用力的計算模型計算出車輪的擦傷及不圓度，通過實際現(xiàn)場復(fù)核，驗證了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。實驗結(jié)果表明，檢測數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確可靠，誤差為±0.3mm。整個實驗過程驗證了簡化的“車輛-軌道耦合模型”的準(zhǔn)確性、所設(shè)計算法的正確性和該實驗平臺自身的可行性。
　　

5、進(jìn)一步擴(kuò)展討論了安全性評價方法及控制指標(biāo)，給出了擴(kuò)展給出了影響行車安全性能的脫軌系數(shù)和輪軌動力作用性能的超偏載的計算方法、結(jié)合可以較為容易得到的垂向力、橫向力、擦傷、不圓等參數(shù)，匯總給出了綜合對各控制指標(biāo)的參考建議。
　　本文的研究工作從另一角度揭示了“車輛-軌道”實際的應(yīng)用研究空間，豐富了現(xiàn)有的“車輛-軌道耦合模型”理論研究成果，尤其將理論研究成果工程實際應(yīng)用相結(jié)合，架起了理論和實際的橋梁，給出了工程測量的解決方案并得到驗證。同