轨道参数对机车车轮磨耗影响的研究

针对轨道参数对机车车轮磨耗的影响问题,以D20E型内燃机车为例,借助SIMPACK软件建立了机车动力学模型。提出根据机车动力学模型、FASTSIM算法与Zobory磨耗预测模型为一体的机车车轮磨耗预测模型,并编制了相应计算程序。利用该模型,分析轨道主要参数对机车车轮磨耗的影响。结果表明:车轮磨耗深度随曲线半径增大而迅速减小;随着轨距的增加,车轮磨耗深度明显降低,磨耗分布范围有所增加;五级谱、六级谱下车轮圆周磨耗深度较四级谱下的结果低;线路等级越差,车轮磨耗分布范围越宽;轨底坡的适当减小可使得车轮磨耗有一定降低;适当减小摩擦系数对于降低轮轨磨耗是有利的。     

基于Archard模型的重载铁路货车车轮磨耗研究

综述了重载铁路轮轨磨耗的严重性及引起轮轨磨耗的主要原因,分析了几种评价轮轨磨耗的数学模型与指标,并对其进行了综合比较。最后,在SIMPACK系统动力学仿真软件中建立两种不同轴重的货车模型,运用Archard磨耗模型,计算此两种不同轴重的重车车轮在不同工况下的磨耗量,并对其对比分析。     

基于蠕滑机理的车轮磨耗模型分析

以C80型货车为例建立车辆动力学模型,利用FASTSI M算法计算出接触斑内蠕滑力的大小和分布,依据Pearce,Zobory,Jendel和Braghin 4种磨耗模型计算轴重、速度、曲线半径和车轮硬度对车轮踏面磨耗的影响程度。结果表明:轴重从21 t提高到25 t时,由Pearce模型计算出的踏面磨耗率是Zobory模型的5.05～4.22倍、Jendel模型的3.77～1.86倍、Braghin模型的15.29～12.35倍;运行速度从60 km.h-1提高到120 km.h-1时,由Pearce模型计算出的踏面磨耗率是Zobory模型的5.13～4.5倍、Jendel模型的3.46～1.4倍、Braghin模型的12.48～16.96倍;曲线半径从5 000 m减小到300 m时,由Pearce模型计算出的磨耗率是Zobory模型的6.06～4.2倍、Jendel模型的1.82～0.91倍、Braghin模型的23.97～13.0倍;直线上车轮磨耗主要发生在踏面接触区,焊接构架式转向架的最大磨耗深度是三大件式的6.4倍、径向式的14倍;曲线上车轮磨耗主要发生在轮缘接触区,焊接构架式转向架最大磨耗深度是三大件式的4.4～1.25倍、径向式的1 126～47.7倍。与试验结果比较表明,Jendel模型能够真实反映车轮踏面磨耗的机理。     

NJ2型机车车轮非正常磨耗原因浅析

针对NJ2型内燃机车车轮踏面剥离、轮径差超标、轮缘偏磨等故障,从一系减振系统、机车走行部振动、车辆运用环境温度、闸瓦偏磨及润滑装置等方面,分析造成车轮非正常磨耗的各种因素,同时结合机车运用的实际情况提出改进措施。     

HXD2C型机车车轮磨耗问题研究

针对HX_D2C型机车第二、五轴位车轮磨耗速率明显偏高问题,文章对该型机车的车轮磨耗现状进行统计分析,运用多体动力学仿真软件UM、基于机车及运行线路的实际参数建立了机车动力学模型,对车轮磨耗问题进行了研究,并从机车检修与运用的实际出发,提出了相应的解决措施,在保证机车安全运行的同时节约了检修成本,具有较大的现实意义和经济效益。     

基于GA-岭回归分析的机车车轮踏面磨耗量预测算法研究

车轮踏面磨耗量是评价机车运行安全的重要参数,但多数车轮运维现场的条件尚不能对踏面磨耗量及时、准确地进行监测。为了解决上述问题,文章提出了基于“GA-岭回归”分析的机车车轮踏面磨耗量预测算法（简称“GA-岭回归”预测算法）。“GA-岭回归”预测算法分为数据前处理和数据预测分析2部分。对于数据前处理,首先依据不同的测量方式对采集到的踏面磨耗量数据进行分类,基于车轮的实际运维情况,分析不同类型数据的特点;随后以镟修周期作为数据划分标准,对分类后的数据进行切片处理;最后采用相关标准和主成分分析法对相应的动态测量数据进行清洗、降噪。对于数据预测分析,首先划分数据集,进行数据整合,创建训练集数据的时间滑动窗口;随后采用岭回归算法对训练集数据进行回归分析训练,并结合遗传算法和验证集数据进行模型参数的调优,以提高预测准确性。基于测试集数据,分别采用传统预测算法、岭回归线性预测算法和“GA-岭回归”预测算法,对3类预测算法的预测效果进行对比分析;随后采用相同的测试方法,扩大车轮样本的数量,继续进行预测效果的对比分析。测试结果表明,采用“GA-岭回归”预测算法的预测误差和误差标准差均相对较低。经分析可知,...     

磨耗状态下机车车轮与曲线钢轨的接触分析

利用轮轨型面测量仪现场实测SS4型机车JM3磨耗型车轮踏面和干线铁路曲线段不同位置的钢轨型面。选取典型轮轨型面,建立三维弹塑性接触有限元模型,利用有限元软件Marc计算两种车轮在不同位置处与钢轨的接触状态。分析结果表明:同一段曲线上不同曲率钢轨的磨耗量和磨耗区域有较大差异;在相同外载荷条件下,与标准车轮相比,磨耗车轮与实测钢轨的接触斑面积较大,轮轨型面匹配较好,接触状况得到改善;针对线路上大量磨耗状态车轮,曲线钢轨型面应以磨耗状态车轮型面为参考对象进行设计,而不是标准车轮型面。     

机车车轮磨耗统计数据处理方法与镟修周期预测模型

本文基于数理统计理论,研究一种机车车轮磨耗统计数据处理方法并建立机车车轮镟修周期预测模型。以D20E型机车车轮磨耗统计数据为算例,按照χ2标准分别对其与7种概率分布的合适性进行了检验。通过分析可知,正态分布模型能准确反映该型机车车轮的实际磨耗情况。采用该统计模型绘制D20E型机车车轮磨耗速率的密度分布与概率分布曲线,并计算了其统计数据特征。根据磨耗到限车轮所占比例,预测了不同的机车车轮镟修周期。在保障机车行车安全的前提下,建议D20E型机车的镟修周期为22万km。由该统计学方法计算得到的车轮镟修周期更加符合机车的实际运营情况,能够在一定程度上降低铁路的运营成本。     

基于车轮磨耗寿命预测的轨道参数研究

为研究轨道参数对车轮磨耗寿命的影响,以C80型货车为例在SIMPACK软件中建立车辆-轨道动力学模型,利用傅里叶逆变换将轨道不平顺的功率谱密度从频域转换为时域;基于半赫兹接触理论、FASTSIM算法和Zobory磨耗模型在MATLAB中编制车轮磨耗仿真程序,分析轨道曲线半径、轨距、钢轨轨底坡、钢轨型面、轨道不平顺和轮轨摩擦因数对车轮磨耗的影响。计算结果表明:曲线半径从400 m增加到2 000 m后,段修磨耗寿命增加5.1倍;轮缘磨耗减小13.4倍;当轨距从1 430 mm增加到1 435 mm和1 440 mm时,磨耗寿命分别增加了12.6%和27.5%;轨底坡从1/20减小为1/30,1/40和1/50时,段修磨耗寿命分别增加3.7%,7.4%和6.9%;采用CN75钢轨和UIC60时的磨耗寿命较CN60钢轨分别增加20.1%和13.9%;五级谱、六级谱和三大干线谱时磨耗寿命较四级谱时分别增加21.4%,35.9%和26.0%;轮轨摩擦系数为0.25、0.4和0.55时,磨耗寿命较摩擦因数为0.1分别减少24.2%,24.8%和22.3%。     

基于磨耗数据统计模型的镟轮决策优化

针对目前地铁车辆车轮等级镟修而导致的镟修不合理问题,提出一种基于磨耗数据统计模型镟轮决策优化方法。基于广州地铁8号线的轮对磨耗数据,首先利用SPSS分析轮径磨耗和轮缘磨耗与轮缘厚相关性;其次建立基于状态转移过程的轮缘磨耗模型和基于数理统计模型的轮径磨耗模型;然后研究单个车轮的单级和多级镟修控制限策略,并通过蒙特卡罗仿真分析比较两种控制限策略的优劣。结果表明,多级镟修控制限策略大大提高车轮使用寿命,节约列车运营成本。     

基于改进 BiLSTM 网络的地铁车轮磨耗预测模型

针对地铁车轮磨耗数据时间跨度较长引起的长期依赖问题,为了进一步提升预测精度,提出一种将麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)优化双向长短期记忆网络(bidirectional long short term memory,BiLSTM)的改进 BiLSTM(SSA-BiLSTM)网络模型,用于地铁车轮磨耗预测。首先,利用麻雀搜索算法对双向长短期记忆网络算法的神经元个数、迭代次数、输入批量和学习率等超参数在给定范围内进行寻优,得到参数最优值;然后,以参数最优值来构建改进 BiLSTM 网络模型,对车轮磨耗进行预测分析;最后,以车轮踏面磨耗和轮缘磨耗作为研究对象,将某地铁 1 车厢 1 号车轮的现场实测历史磨耗数据作为输入,对该模型进行训练及验证分析,并与多层感知机(multilayer perceptron,MLP)、LSTM、BiLSTM 以及 SSA-LSTM 模型的预测结果进行对比。研究结果表明：SSA-Bi-LSTM 模型的车轮磨耗预测精度更高,与 LSTM、BiLSTM 以及 SSA-LSTM 网络模型相比,踏面磨耗的平均绝对百分误差(mean absolute percentage error,MAPE)分别降低了 13.28%、10.32%、1.47%,轮缘磨耗分别降低了 9.5%、0.46%、0.02%;分别对同一地铁 2 号、4 号车厢的 1 号位置车轮磨耗进行预测,并与磨耗实测数据进行对比,踏面磨耗的平均绝对百分比误差分别为 1.34%、1.42%,轮缘磨耗的平均绝对百分比误差分别为 0.18%、0.19%,验证了本文所提模型具有良好的泛化性,为地铁轮对智能化管理提供理论支持,延长车轮使用寿命。     

基于“边际轮重”的铁道机车轮重调整算法研究

针对铁道机车的称重调簧计算方法的研究,文章提出了"边际轮重"的概念,建立了铁道机车用于轮重分析的模型和通用方程组,演绎了轴箱弹簧加垫对机车各车轮轮重分布影响(即边际轮重)的计算过程,并以某三轴转向架为例给出了具体的边际轮重计算结果。文章还介绍了基于整车称重试验台实际测到的轮重称重数据和二系悬挂的结构特点,计算理想轮重和理想加垫量的方法,以及对理想加垫量计算结果进行规格化处理的原则。最后给出了所介绍的计算方法的适用范围。     

浅析神朔线机车车轮磨耗的主要因素及减磨措施

神朔铁路于2000年10月开通电气化，主要运输周转区段为神木北站到神池南站，线长189km，多数为12％。长大坡道，且曲线较多，最小曲线半径400m，采用SS4B型电力机车牵引，牵引质量5500t，最高运行速度为80km／h。     

车轮磨损失效研究

对车轮磨损机理和影响因素进行了综合分析,提出减小车轮磨损失效的措施.     

基于蠕滑机理的重载货车车轮磨耗研究

在多体动力学分析软件包SIMPACK中建立重载货车动力学模型,基于轮轨蠕滑机理在MATLAB软件中编制车轮踏面磨耗仿真程序WWS.根据车轮磨耗仿真结果和现场实测结果对Zobory磨耗模型进行修正.研究车辆非理想状态对车轮磨耗的影响,分析轮轨型面和转向架结构对车辆非理想状态的适应性.通过钢轨表面滚动接触疲劳损伤特征的研究,对车轮滚动接触疲劳和磨耗耦合关系进行数值模拟.主要研究内容和结论如下.     

中修段级条件下DF4机车轮缘磨耗的深入研究与治理

介绍了张家界机务段 2 0年来机车轮缘磨耗概况 ,提出在段级中修的条件下 ,从机车转向架的技术状态、轮箍套装、轮箍线型和轮对加工及设备、轮缘与钢轨间的摩擦机理及系数 4个方面 ,分析了轮缘磨耗的原因 ,并结合现埸实际进行综合整治 ,取得了较好效果。