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：分析两种轨底坡情况下锥形踏面与磨耗型踏面车轮的滚动接触行为,结合钢轨损伤行为提出车轮型面的选用要求。结果表明,轨底坡从1∶40变为1∶20时,磨耗型和锥形踏面的滚动接触几何参数将发生很大的变化;轨底坡为1∶20时,磨耗型踏面的最大切应力和等效应力明显小于锥形踏面。磨耗型车轮踏面能减轻重载钢轨侧磨且等效锥度大于锥形踏面车轮;由于重载与高速铁路钢轨损伤形式的不同,建议优化设计高速铁路车轮踏面形状,以减轻高速钢轨疲劳损伤的发生。

摘要：提出一种新的高速动车组车轮型面优化镟修方法,以与车辆系统动力学中的临界速度、影响轮轨系统磨损接触疲劳的接触应力和车轮名义滚动圆直径大小相关的三个函数为目标函数,以车轮外形曲线控制点的纵坐标为设计变量,样条曲线控制点的纵坐标上下界作为曲线的附加条件,以车轮型面的轮缘高、轮缘厚、接触角参数及样条曲线的导数作为车轮外形的几何约束参数,建立了高速动车组车轮型面多目标优化镟修模型.优化结果表明:基于多目标优化镟修模型,可以使得磨耗后的车轮不必镟修到标准型面就可以达到接近于标准型面时的综合性能,并且减少了车轮外形的镟修量,延长了车轮的使用寿命.

摘要：采用ADAMS/Rail软件建立CRH2-300型动车组的动力学仿真模型,并采用京津城际铁路CRH2-300型动车组300km·h-1速度下的实测数据验证仿真模型的准确性;选择武广客运专线所占比例较大的前3位线路线型(直线线路及9 000和10 000m半径曲线线路)的实际参数建立2个线路模型;选择轮轨磨耗指数、临界速度和横向乘坐舒适性作为CRH2-300型动车组车轮型面优化的目标函数,以横向和垂向乘坐舒适性指标、一位轮对脱轨系数、轮轨最大接触应力、轮轨横向力、车轮表面疲劳因子和动车组临界速度应满足的工程应用条件为约束条件,建立CRH2-300型动车组车轮型面多目标优化设计的数学模型。结果表明:装配优化的型面车轮可使CRH2-300型动车组的临界速度较装配LMA型面车轮时提高23%,且轮轨磨耗指数降低18%。

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%。

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：针对我国铁路多种型面的车轮在线路上混跑的实际情况,为改善轮轨接触关系,以60 kg＆#183;m-1钢、轨（简称60钢轨）为原形,按照尽量少改动原形钢轨几何尺寸的原则,以直线线路钢轨上的轮轨接触光带居中、曲线线路上车轮轮缘贴靠钢轨时形成共形接触为预期目标,以减少轮轨接触应力、改善车辆动力学性能为目的,研究设计具有新轨头廓型的60N钢轨.仿真结果表明：60N钢轨与LM,S1002CN和LMA型面车轮接触时的接触点基本在轨头踏面中心区域;60N钢轨的最大接触应力和最大Mises等效应力与60钢轨相比,分别降低约19 ％和13％;当轮对横移量在8mm以内时,无论是与新车轮接触、还是与失稳磨耗车轮接触,60N钢轨的等效锥度基本在0.10～0.15范围内,从而有效改善了轮轨接触关系.铺设60N钢轨的试验结果表明：可以减少甚至避免钢轨在轨距角部位出现飞边、剥离掉块和疲劳核伤,产生的轮轨接触光带在25～30 mm范围内,与仿真计算结果吻合;无需进行钢轨预打磨廓型设计,大幅度减少了钢轨打磨工作量,同时也降低了打磨钢轨的难度.建议尽快在高速铁路上推广使用60N钢轨,并将其轨头廓型优化成果推广应用以形成统一的钢轨轨头廓型.

摘要：在实测普速铁路车轮型面的基础上,选取具有代表性磨耗特征的车轮型面;采用个性化钢轨打磨目标廓形设计方法,对直线和曲线钢轨打磨目标廓形进行设计;基于多体动力学软件SIMPACK,建立客车、货车动力学模型,研究钢轨打磨后廓形对直线和曲线区段上轮轨接触关系和车辆动力学性能的影响,并进行现场测试验证。结果表明:按照钢轨优化廓形打磨后,直线区段钢轨光带宽度为30 mm左右,轮轨接触点集中分布在轨顶中心附近区域,车辆运行稳定性和横向平稳性均得到明显改善;曲线区段上股钢轨轮轨接触位置的分布更为合理,轨侧轮轨接触概率有所减小,轮轨冲角减小4.2%~5.4%,纵向蠕滑率下降49.3%~50.3%,钢轨侧磨速率下降32%~65%。现场测试结果与仿真分析结果基本吻合,表明钢轨廓形优化和打磨能够有效延长钢轨使用寿命。

摘要：运用多体动力学软件UM，建立高速综合检测列车非线性动力学仿真模型。根据京沪高速铁路试验数据，对车体和构架的振动加速度以及在半径为9000m曲线上的稳态轮轴横向力进行仿真，并与试验结果对比，验证仿真模型的准确性。应用该模型，分别分析车轮的设计型面、磨耗型面和镟修型面与CHN60钢轨接触的3种不同高速列车的横向稳定性。结果表明：在车轮镟修型面和设计型面的轮轨状态下，高速列车的横向稳定性指标相当；而车轮踏面的磨耗会降低高速列车的横向稳定性。调整轨底坡虽然可以改善磨耗型面车轮高速列车的横向稳定性，但同时又会导致设计型面和镟修型面车轮高速列车的横向稳定性恶化；8辆编组的高速综合检测列车各车辆之间的横向稳定性存在明显差异，且随着速度的增大这种差异也不断扩大，其中头车和尾车的横向稳定性比较差；车速为300km·h^-1以上时磨耗功率和轮轨磨耗急剧增大。

摘要：目的:高速列车车轮磨耗过程非常复杂,涉及因素较多。本文旨在发展及验证一个高速列车车轮磨耗预测模型,对高速铁路轮轨型面设计、车辆悬挂参数设计、车轮镟修计划的制订及降低运营维护成本等具有非常重要的意义。创新点:1.建立一个包含车辆轨道动力学仿真、轮轨局部接触求解、车轮磨耗计算和型面平滑与更新策略的高速列车车轮磨耗预测模型;2.利用跟踪测试的高速列车车轮磨耗结果对预测模型进行验证;3.修正USFD磨耗函数,使得预测结果与实测结果更为吻合。方法:1.在SIMPACK多体动力学软件中建立CRH3型动车组拖车的动力学模型,对武广高铁的实际线路进行统计,采用统计的虚拟线路代替实际线路;2.利用Fa Strip进行轮轨局部接触求解;3.采用修正后的USFD磨耗函数进行车轮磨耗计算;4.利用现场实测数据验证模型的可靠性。结论:轮轨界面状态对车轮磨耗具有较大的影响;直接采用已有的磨耗模型进行车轮磨耗预测可能会导致一定的偏差,需要对其进行适当的修正才能获得较好的预测结果。