高速列车车轮型面磨耗预测及参数研究

建立CRH380B型动车组车辆多体动力学模型,通过仿真计算轮轨接触参数,再通过FASTSIM算法结合Archard磨耗模型预测其磨耗量,并与实际车辆磨耗数据进行对比。结果表明,仿真与实际测量的车轮型面磨耗发展情况相似。并对影响车轮磨耗的参数进行数值仿真分析,主要计算在不同轮轨接触磨耗系数和不同钢轨道床扣件垂向及横向刚度变化情况下的车轮型面磨耗变化,结果表明降低摩擦系数可有效降低车轮磨耗,而钢轨道床扣件的刚度对车轮磨耗影响很小。     

高速列车车轮不圆顺磨耗仿真及分析

为了研究高速列车车轮不圆顺磨耗的发展规律及其对动力学性能的影响,建立车辆-轨道系统动力学和车轮圆周磨耗预测相结合的耦合模型。模型中考虑了车辆系统的一、二系非线性悬挂力、轮轨非线性接触几何关系和非线性蠕滑力,并考虑了轮对的一阶弹性弯曲和扭转振动。轨道模型包括基于Euler梁的弹性钢轨和刚性轨枕。假设车轮型面不发生变化,只有车轮圆周方向不圆度发生变化,并假设车轮不圆顺的发展由磨耗引起。采用Herzt接触弹簧计算轮轨法向力,采用迹线法实时计算轮轨接触几何关系。通过数值仿真研究车轮不圆顺对车辆动力学性能的影响和不圆度的扩展规律。计算结果表明,车轮不圆顺会引起较大的轮轨垂向力,并与车轮不圆顺的谐波阶数、波深和车速有密切关系。由于车轮不圆顺引起的振动频率一般较高,车体平稳性指标对其不一定很敏感,但会增大车体振动响应,影响乘坐舒适性。在车轮初始不圆顺的情况下,随着运行距离的增加,车轮会因磨耗而加剧其不圆顺。轨道激扰不会掩盖车轮不圆度的扩展规律。     

重载货车车轮踏面垂直磨耗原因分析及改进

分析总结了大秦线重载货车车轮磨耗的原因,并针对解决大秦线车轮非正常磨耗提出几点建议。     

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。     

车轮磨耗仿真中踏面更新策略研究

基于车辆系统动力学仿真和Braghin踏面磨耗模型计算车轮踏面上的磨耗深度分布,并采用小波滤波、滑动平均和傅里叶变换平滑3种方法对踏面磨耗深度曲线进行平滑。结果表明,小波滤波的平滑效果优于滑动平均和傅里叶变换平滑方法;更新磨耗深度越大,对磨耗行为和轮轨几何接触关系影响越大。因此,建议在最大磨耗深度达到0.1 mm时对仿真计算用的车轮型面进行更新。     

地铁车辆车轮椭圆度对踏面磨耗影响的仿真计算

通过对某型地铁车辆数值仿真,计算和分析不同椭圆度轮对的动力学性能、踏面磨耗情况。仿真计算表明,椭圆轮对的竖向力增加量最大。当地铁车辆在直线和曲线上运行时,橢圆轮对与标准轮对相比,其磨耗范围和磨耗量的变化趋势不同,椭圆度越大,踏面磨耗范围和损耗速度越大。     

车轮踏面磨耗预告

西门子公司开发了一种可用来预告铁路机车车辆在因磨耗而必须进行旋轮之前的可能最大走行公里的新方法。该方法的最大优点是能够用很少的计算时间来模拟不同的运用情况,同时,与以往的方法相比,可考虑更多的参数。在首次成功地应用于一台机车之后,该方法拟将尽快得到推广。     

灰色变权组合模型的货车车轮踏面磨耗预测

为探讨变权组合模型在货运专线车轮踏面磨耗趋势预测中的应用,采用基于灰色新息GM(1,1)模型、灰色离散GM(1,1)模型和指数平滑模型为一体的变权组合方法研究货运专线车轮踏面随走行公里的磨耗趋势,并与各单项模型预测结果和定权组合预测结果作对比,研究结果表明:应用组合方法比单纯应用单项预测模型方法更合理,预测结果更可靠,且变权组合预测模型优于定权组合预测模型,预测精度较高。本文所提出的变权组合预测方法能够很好地预测货运专线上车轮踏面的磨耗趋势,是一种研究运输专线上车辆轮对维护决策的有效方法。     

铁路货车车轮伤损及踏面磨耗规律的研究

针对提速货车环行线120km／h可靠性试验中车轮损伤和磨耗的统计数据,研究探索规律,分析车轮损伤与运用里程的关系,提出现有我国主型货车在运用一个段修期后,将有15％的车轮由于损伤需要旋轮或更换,将成为重载提速后车辆临修的主要故障之一;对于车轮磨耗,根据环行线不同轴重车辆35万km试验运行里程的车轮磨耗数据,计算出车轮踏面圆周平均磨耗率并推出车轮圆周磨耗量推算经验公式,并结合大秦线调研数据对我国今后将发展的新一代货车车轮圆周磨耗量进行计算预测。     

某型地铁车轮磨耗研究

以国内某型地铁车辆作为研究对象,根据车轮踏面测试数据和车辆多体系统动力学计算结果,分析车轮踏面各关键参数在不同运营阶段的变化特征,结合踏面廓形的测量对比结果和现场勘查的钢轨磨耗特征,从磨耗功率和轮径损耗率的角度对轮轨摩擦因数、运营速度及镟修方法的影响进行评判.研究结果可为地铁线路轮轨磨耗的减缓和车轮镟修技术的优化提供应...     

地铁车轮磨耗及其对轮轨匹配状态的影响

对国内某地铁线路的车轮磨耗规律进行了现场调查和分析。车轮磨耗集中于轮缘根部和踏面-25~30 mm范围。LM32模板动车车轮踏面磨耗突出区为-8~-4 mm,25万~40万km里程车轮最大磨耗量为2.5~4.0 mm。采用薄轮缘LM30模板镟轮的拖车车轮踏面磨耗集中在-10~10mm范围,19万km以内里程踏面磨耗量为0.2~0.5 mm。利用轮轨接触几何理论和轮轨滚动接触理论,研究不同车轮磨耗状态下的轮轨静态匹配性能,包括接触点对分布和轮轨接触应力,分析车轮表面裂纹的机理。车轮轮缘根部与钢轨轨距角集中接触容易导致接触光带偏向轨距角。轮缘根部及踏面上小曲率半径区与钢轨集中接触是产生车轮踏面接触疲劳的主要原因。     

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。     

基于数据拟合的地铁车辆车轮磨耗分析与寿命预测

分析车轮磨耗,预测车轮寿命,对降低车辆运营成本具有重要意义.以苏州地铁2号线拖车车轮为例,比较传统方法和数据拟合方法确定磨耗量的差异.数据拟合方法通过窗函数滤掉偶然录入错误数据,用中值滤波器剔除不满足要求的数据,对预处理后的轮径值进行线性拟合,得到轮径与运行里程线性拟合方程,线性拟合方程斜率即车轮磨耗量.传统分析方法采...     

青藏客车轮缘异常磨耗分析

探讨了青藏客车轮缘异常磨耗的原因,针对LM型轮缘踏面外形与50 kg/m钢轨匹配不良的问题,基于现场测试的车轮外形数据,重新设计了与60 kg/m钢轨和50 kg/m钢轨配合时轮缘磨耗折中的QZ型轮缘踏面外形和检修用薄轮缘QZ-28型轮缘踏面外形,并对新踏面的动力学性能进行了分析.针对实际使用情况,建议车轮旋修时采用QZ-28外形.     

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。