基于Archard修正模型的薄轮缘车轮缓磨型面设计理论及方法研究

基本信息
批准号:51665014
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:42.00
负责人:林凤涛
学科分类:
依托单位:华东交通大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:董孝卿,张鹏飞,杨洋,吴宁,许自强,邹志峰,冯钰瑾
关键词:
薄轮缘车轮高速列车磨耗机理缓磨车轮型面Archard修正模型
结项摘要

With the large-scale operation of the high-speed railway in china, the wheel-rail wear problems arising in the railway operation have become increasingly prominent and turn out to be the main factors to affect safety and stability of high speed train and the wheel-rail maintenance costs. Therefore, the wheel profile design method, as the most economical and direct measure to ease wheel-rail wear attracts much researchers’attention.The key factors of affecting wheel wear are identified by using Principal Component Analysis methods from wheel-rail service characteristic database.Based on the wheel-rail rolling contact mechanics theory and friction and wear theory, vehicle track coupling dynamics model integrated with elastic rolling contact model of wheel-rail is obtained, and method of correcting the wear coefficient and wheel wear laws are found by modifying the traditional Archard model to suitable for China high-speed train.The key control points decision method and its weight factor disturbance strategy are proposed based on NURBS curve theory and the wheel profile curve characteristics, so cubic-NURBS mathematical model of the wheel profile with thin flange is built.Design approach of wheel profile with thin flange targeted to reducing wheel wear and its profile wear prediction are established on the basis of the research.The outcomes of this project are significant in revealing the wheel-rail wear mechanism and improving the wear theory, and also are valuable in lessing the wheel wear and maintaining the economical and stable operation of high-speed trains of china.

中国高铁大规模运营,轮轨磨耗问题日益突出,成为列车安全平稳运行及轮轨维护成本的主要影响因素,车轮型面设计作为最直接有效的减磨措施而备受关注。基于轮轨服役特性数据库,采用主成分析等方法辨识车轮磨耗的关键影响因素及规律;基于轮轨滚动接触及摩擦磨损理论,建立车辆轨道耦合动力学模型并集成三维弹性轮轨滚动数值分析模型,结合试验及跟踪测试分析,提出并修正磨耗系数,建立高速条件下的Archard车轮磨耗修正模型并验证,并揭示车轮磨耗规律;基于NURBS曲线理论和车轮型面曲线特征,研究曲线关键控制顶点的判定方法及其权因子扰动策略,结合薄轮缘车轮轮缘阈值条件判定,建立薄轮缘车轮型面曲线的三次NURBS数学模型;在此基础上,研究薄轮缘车轮缓磨型面的设计方法并预测型面磨耗特性。项目研究成果能够揭示高速条件下车轮磨耗机理及完善轮轨磨耗计算理论,对于减缓车轮磨耗、保障列车经济安全运行具有重要的理论价值及研究意义。

项目摘要

中国高铁大规模运营,轮轨磨耗问题日益突出,成为列车安全平稳运行及轮轨维护成本的主要影响因素,车轮型面设计作为最直接有效的减磨措施而备受关注。基于轮轨服役特性数据库,采用主成分析等方法辨识车轮磨耗的关键影响因素及规律;基于轮轨滚动接触及摩擦磨损理论,建立车辆轨道耦合动力学模型并集成弹性轮轨滚动分析模型,结合试验及跟踪测试分析,提出并修正磨耗系数,建立高速条件下的Archard车轮磨耗修正模型并验证,揭示车轮磨耗规律;基于NURBS曲线理论和车轮型面曲线特征,研究曲线关键控制顶点的判定方法及其权因子扰动策略,结合薄轮缘车轮轮缘阈值条件判定,建立薄轮缘车轮型面曲线的三次NURBS数学模型;在此基础上,研究薄轮缘车轮缓磨型面的设计方法和预测型面磨耗特性。项目研究成果能够揭示高速条件下车轮磨耗机理及完善轮轨磨耗计算理论,对于减缓车轮磨耗、保障列车经济安全运行具有重要的理论价值及研究意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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