考虑磨耗演化的高速列车车轮型面多目标优化

作     者：周骏 刘林芽 李纪阳 ZHOU Jun;LIU Linya;LI Jiyang

作者机构：华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西南昌330013 江西工业职业技术学院江西南昌330096 萍乡学院江西萍乡337055 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2022YFB2062200) 国家自然科学基金资助项目(52272348,51968025) 江西省自然科学基金重点资助项目(20192ACBL20009) 江西省交通运输厅重点项目(2022Z0003) 

出 版 物：《铁道科学与工程学报》 (Journal of Railway Science and Engineering)

年 卷 期：2025年第22卷第1期

页      码：51-65页

摘      要：高速铁路车轮的磨耗性能对于车轮型面的设计和性能评估至关重要。微小的型面变化可能会导致轮轨接触几何特性发生重大改变,合理的轮轨型面匹配能够改善轮轨磨耗,提高车辆性能和脱轨安全性。提出一种考虑磨耗演化的车轮型面优化方法。首先,通过追踪测试不同运营时期的磨耗型面,确定车轮磨耗的主要范围作为优化区域。然后,结合非均匀有理B样条(NURBS)拟合算法对车轮型面进行曲线插值拟合,构建了车轮型面的参数化模型。接着,将考虑车轮磨耗演化的预测模型引入到多目标函数中,同时引入了目标函数自适应权重调整因子,建立了车轮型面的多目标优化模型。采用拉丁超立方采样方法建立RBF代理模型进行模拟仿真计算,并利用TS-NSGA-II多目标优化算法进行车轮型面的优化设计。最后,对优化型面LMA-opt与LMA型面进行对比验证分析,包括车轮磨耗演化分析、轮轨静接触分析、轮轨动态接触分析和车辆动力学性能分析4个方面。结果表明,优化后的车轮型面磨耗得到显著改善,具备更好的静态几何接触性能和动态特性。这有助于提升车辆曲线通过性能,并在镟修周期内有效降低车轮的磨耗量和疲劳损伤,从而延长车轮使用寿命,提高车辆的可靠性和安全性。这项研究为车轮型面的优化提供了一种智能化的设计方法和参考。

主 题 词：轮轨磨耗 滚动接触疲劳损伤 多目标优化 车辆动力学 代理模型 

学科分类：082304[082304] 08[工学] 080204[080204] 0802[工学-机械学] 0823[工学-农业工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.19713/j.cnki.43-1423/u.T20240441

馆 藏 号：203157358...