鐵路列車輪軌型面優(yōu)化研究.pdf

1、輪軌幾何型面匹配關(guān)系直接影響鐵路車輛的運(yùn)行性能、運(yùn)輸成本和運(yùn)行安全，一直是國內(nèi)外高速鐵路技術(shù)研究的重要內(nèi)容。隨著我國高速鐵路的大規(guī)模興建與運(yùn)營，輪軌問題日益突出。目前鋼軌打磨與旋輪是廣泛采用的輪軌傷損與疲勞裂紋控制方法，并對(duì)此進(jìn)行廣泛的研究。但輪軌幾何形狀不匹配，必將影響車輛的動(dòng)力學(xué)性能，增加輪軌的傷損，給輪軌的維護(hù)與維修帶來很大的負(fù)擔(dān)。一個(gè)經(jīng)濟(jì)有效的方法是對(duì)輪軌型面進(jìn)行優(yōu)化，尋找輪軌匹配時(shí)性能最佳的踏面。因此，開展輪軌型面優(yōu)化的研究具

2、有重要的理論意義和較強(qiáng)的工程應(yīng)用背景。本文以非線性規(guī)劃理論、車輛一軌道耦合動(dòng)力學(xué)理論、輪軌滾動(dòng)接觸理論等為基礎(chǔ)，應(yīng)用數(shù)值方法對(duì)車輪型面優(yōu)化進(jìn)行了如下研究工作并取得成果。 1.開發(fā)了一種新的車輪踏面數(shù)值優(yōu)化方法。此方法以輪軌法向間隙為目標(biāo)函數(shù)，采用正向求解方法對(duì)車輪踏面進(jìn)行優(yōu)化，不再依賴大量的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)。為提高優(yōu)化的計(jì)算速度，對(duì)序列二次規(guī)劃法進(jìn)行了深入的研究，將此方法與拉格朗日法、擬牛頓法相結(jié)合，并采用BFGS法對(duì)拉格朗日矩陣的擬牛

3、頓矩陣進(jìn)行求解。編制了數(shù)值計(jì)算程序?qū)λ惴ㄟM(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。 2.應(yīng)用所提新的車輪踏面數(shù)值優(yōu)化方法，在不同軌道參數(shù)下，對(duì)車輪踏面(LMa)進(jìn)行了優(yōu)化。計(jì)算了優(yōu)化前后車輛的接觸幾何特性與動(dòng)力學(xué)性能，并找出了適合我國既有提速線路的最佳軌底坡、軌距參數(shù)與最優(yōu)車輪踏面。 3.建立了基于車輛.軌道耦合動(dòng)力學(xué)的權(quán)數(shù)法向間隙法。在該方法中，可以根據(jù)給定的車輛參數(shù)、軌道參數(shù)，按照橫移量出現(xiàn)的機(jī)率劃分橫移量權(quán)數(shù)范圍，方便地對(duì)踏面進(jìn)行優(yōu)化。用車輛，