摘要：分别以与轮轨磨耗指数、临界速度和轮轨横向力相关的3个函数为目标函数,以圆弧型车轮型面的圆弧半径和圆心坐标为设计变量,以Nadal脱轨系数最大值不超过GB 5599—85标准规定的1.0、轮轨最大接触应力不超过车轮材料剪切强度3倍和车轮滚动接触疲劳因子小于0的要求为约束条件,给出了铁路客车车轮型面的多目标优化模型。以欧洲ERRI 200 km.h-1标准客车为例,利用铁道车辆动力学仿真软件ADAMS.2005/Rail建立铁路客车动力学模型,并用给出的型面优化模型对其LMa车轮型面进行多目标优化设计,结果表明,踏面型面优化后的车辆临界速度提高约50%,车辆通过曲线时的轮轨磨耗指数下降约12%。

摘要：首次将响应面方法应用到车轮踏面优化中。分别基于多项式响应面车轮踏面优化方法和高斯径向基函数响应面车轮踏面优化方法,用C++语言编写优化软件模块,实现在C++环境中调用多体动力学软件ADAMS/Rail进行轨道车辆系统的动力学仿真分析;将动力学仿真分析得到的数据反馈给车轮踏面优化软件模块,完成整个优化设计的循环过程。分析比较这2种响应面方法在车轮踏面优化中应用的结果表明,2种响应面方法非常适合于车轮踏面优化,而且收敛速度快;从磨耗指数的优化来看,用2种响应面方法对200 km.h-1客车车轮踏面进行优化后,新车轮踏面较原车轮踏面的磨耗指数降低52%左右,说明对磨耗指数的优化非常有效。在优化计算时间方面,多项式响应面车轮踏面优化方法为50 566 s,高斯径向基函数响应面车轮踏面优化方法为16 449 s;在1次试验设计的试验次数方面,多项式响应面车轮踏面优化方法为77次,而高斯径向基函数响应面车轮踏面优化方法只有25次。在车轮踏面优化中高斯径向基函数响应面方法优于多项式响应面方法。

摘要：在分析圆弧型车轮型面几何特点的基础上,提出用4段圆弧描述车轮型面与钢轨的接触部分。以4段圆弧中两端圆弧的半径和两中间圆弧的圆心坐标为设计变量,以轮轨磨耗、临界速度和轮轨横向力为目标函数,以满足对最大接触应力、脱轨系数、滚动疲劳因子、临界速度和轮轨横向力的要求为约束条件,建立圆弧型车轮型面多目标优化模型。以欧洲时速200km标准铁路客车为例,采用给出的车轮型面多目标优化模型对其车轮型面进行优化。结果表明:车轮型面经1次优化的车辆运行在半径为3 000m的曲线线路上时一位轮对车轮的总磨耗指数下降约15%,但车辆的临界速度仅为75m.s-1;通过调整设计变量的取值范围,进行车轮型面优化,得到最优车轮型面Wheel_Opt,采用此车轮型面的车辆在同样线路上一位轮对车轮的总磨耗指数下降约12%,临界速度提高至105.9m.s-1。

摘要：针对某高速铁路区段出现的动车组异常振动情况,开展异常振动区段钢轨状态测试及轮轨匹配分析,利用动力学仿真方法,分析了实测轮轨匹配关系下动车组抖车原因,制定钢轨整治策略,评估打磨效果。结果表明:抖车区段钢轨廓形存在不同程度正偏差,光带宽度普遍在35 mm以上;实测轮轨型面匹配的等效锥度偏大,转向架横向加速度出现5~10 Hz的频率特征,极易激起车体弹性振动,出现抖车现象;以设计廓形为目标廓形,采用对称和非对称2种打磨模式,对抖车区段钢轨廓形进行打磨整治后,未再出现抖车情况,钢轨廓形满足打磨验收要求,钢轨光带控制在20~30 mm范围,实测轮轨匹配等效锥度降至0.2以下。

摘要：在调研国内外高速铁路车轮型面的基础上,采用4段圆弧描述车辆正常运行时车轮与钢轨接触的主要区段,提出表示这些区段的6个圆弧参数,包括4段圆弧的半径(R5,R6,R7,R8)以及中间2段圆弧的圆心横坐标(xR6,xR7)。以CRH380B型高速动车组为例,采用单因素分析方法进行车轮型面圆弧参数对轮轨接触和车辆动力学性能的影响分析。结果表明:R5和R8对轮轨接触和车辆动力学性能的影响很小,R6和xR6对车辆曲线通过性能影响较大,R7和xR7对轮轨接触和车辆直线运行性能影响较大;在进行车轮型面优化设计时,应根据现有的车轮型面参数将R5和R8取为固定值,仅将R6,xR6,R7和xR7作为关键圆弧参数;当其他圆弧参数取默认值时,R7大于475 mm或xR7小于19 mm时名义等效锥度小于0.08,容易产生低锥度晃车,导致临界速度小于200 km·h^-1;为改善目前存在的低锥度晃车问题,应将R7和xR7作为重点优化设计参数。

摘要：根据城际铁路及其列车的实际情况,以CRH系列动车组为主要计算车辆,应用ADAMS/Rail软件建立车辆动力学仿真模型,仿真计算CRH系列动车组的车体横向动态偏移量,并结合横向静态偏移量和车体制造公差确定车体动态包络线。与客运专线联调联试和综合试验测得的站台高度位置处车体最大横向偏移量对比,验证了仿真结果的可靠性。借鉴地铁限界的设置原则,根据仿真计算结果,考虑适当的安全间隙及其他限制因素,确定城际铁路建筑限界轮廓的基本尺寸。其中,最大半宽为2 200mm,最大高度为7 250mm;地面侧线站台限界宽度宜维持1 750mm,地面正线站台限界宽度为1 800mm,地下站台限界宽度取1 750mm。该建筑限界轮廓能够适应现行桥梁和隧道设计要求。

摘要：针对缺乏轮轨型面匹配评价综合方法这一问题,提出基于改进层次分析法的高速列车轮轨型面匹配评价方法。选取涉及轮轨接触和车辆动力学的11个参数作为评价指标,建立层次分解模型;采用专家打分的方式建立判断矩阵,对判断矩阵进行修正并通过计算其最大特征值的特征向量确定各项评价指标的权重;设计仿真工况进行车辆动力学仿真,对评价指标的仿真结果进行归一化处理,通过加权得到轮轨型面匹配的综合评价结果。评价结果与仿真计算结果直观表现相一致,验证了评价方法的可靠性。采用此方法对LM_A和S1002CN车轮设计型面及实测型面分别与60N和60D钢轨设计型面和正负偏差包络线的匹配状态进行评价,结果表明:LM_A车轮型面与60N和60D钢轨型面的匹配状态相差不大,而S1002CN车轮型面与60N钢轨型面的匹配状态优于60D钢轨型面;2种车轮型面与2种正偏差钢轨型面的匹配状态均优于各自的负偏差钢轨型面;S1002CN车轮型面的匹配稳定性不如LM_A车轮型面。

摘要：针对CRH3平台动车组因轮轨匹配等效锥度较低导致的车体低频晃动问题,在仿真再现晃车现象的基础上,选择横向平稳性指标、临界速度、磨耗指数作为车轮型面优化的3个目标函数,采用Isight软件进行最优拉丁超立方试验设计,建立多目标RBF近似模型;应用NSGA-Ⅱ遗传算法进行模型的求解寻优,获得优化型面Opt,并进行轮轨接触几何、车辆动力学以及磨耗预测3个方面的优化验证。结果表明:晃车区段钢轨工作边存在过打磨问题;Opt型面相对LMB型面,降低了轮缘高度,减小了轮缘厚度,平缓了轮缘根部;Opt型面与60N廓形匹配时等效锥度提升至0.110,与60NM (过打磨钢轨)廓形匹配时等效锥度提升至0.086;Opt型面与60N廓形匹配时临界速度为785 km·h-1,较LMB型面增加14.43%;Opt型面与60NM廓形匹配时临界速度为515 km·h-1,横向平稳性指标小于2,不存在晃车问题;Opt型面对轨面廓形的适应能力优于LMB型面;20万km磨耗预测结果也验证Opt型面的磨耗和车辆动力学情况优于LMB型面。

摘要：车轮踏面优化设计是轨道交通系统的基本问题。根据车轮踏面优化模型的建立及其求解方法,车轮踏面优化设计的数值研究方法可以分为两类,即单目标优化设计方法和多目标优化设计方法。在综述轮轨踏面同步设计法、扩展方法、基于轮轨接触曲线的滚动半径差法和基于接触角曲线法等单目标优化方法的基础上,论证了车轮踏面优化是一个多目标优化问题,并给出了建立车轮踏面多目标优化模型的思路。车轮踏面多目标优化需要求解带约束的非凸不可微规划问题,求解精度和效率直接决定优化结果的可靠性和实用性。现有的求解方法包括遗传算法和拟高斯方法。针对现有计算方法存在计算量大、易早熟、收敛慢的缺点,提出求解车轮踏面多目标优化问题的响应面方法。该方法利用多项式响应面逼近目标函数和约束函数,避免了优化过程中由于数值求导带来的迭代振荡问题;同时该方法具有计算量小、收敛快的优点。以降低轮轨磨耗为目的对车轮踏面进行优化的实例表明,响应面方法能有效的优化车轮踏面。最后对车轮踏面这一课题的发展方向进行了展望。

摘要：为优化HXD2型大功率交流传动电力机车的车轮型面,建立该机车的动力学模型,并根据大秦线直线以及800和1 000m半径曲线的线路参数分别设置2种线型。以轮轨磨耗、轮轨最大接触应力和轮轴横向力为目标函数,以4段衔接的不同半径圆弧描述车轮型面与钢轨的接触部分,将两端圆弧的半径以及两中间圆弧的圆心坐标作为设计变量,以满足临界速度、轮轨最大接触应力、横向平稳性、垂向平稳性、车轮疲劳因子、轮轨横向力和脱轨系数的要求为约束条件,建立HXD2型电力机车车轮型面多目标优化模型。采用基于高斯径向基响应面的多目标优化方法求解该模型,得到新的车轮型面。结果表明:新车轮型面可使HXD2型电力机车在800和1 000m半径曲线线路上运行时一位轮对的磨耗指数分别降低19.16%和15.95%,一位轮对外侧的轮轨最大接触应力分别降低28.72%和31.44%,一位轮对的轮轴横向力分别降低22.63%和18.57%。