客车车轮型面的多目标优化设计模型研究

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%。     

车轮基本踏面改为修正圆弧踏面的研究

根据发生在平成12年里的营团地铁在日比谷线上发生的脱轨事故,平成13年9月把车轮踏面的形状从基本踏面改成了修正圆弧踏面。在本研究里分析了形状变更后的磨耗倾向,从安全方面、乘坐的舒适程度方面、成本方面对修正周期的延长进行了探讨。1修正圆弧踏面图1修正圆弧踏面的形状修     

高速动力车磨耗型车轮踏面的参数研究

本文以正在研制的高速动力车为样车，采用三次样条函数法确定轮轨几何关系，运用非线性运动稳定性分析的数值分叉方法，在兼顾曲线通过性能的前提下，选取多种磨耗型车轮踏面，研究踏面有关参数对高速动力车运动稳定性及轮轨接触应力的影响，优化选择适合我国高速铁路需要的磨耗型车轮踏面。     

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。     

面向低锥度晃车的CRH3平台动车组车轮型面优化

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...     

基于Kriging代理模型的城轨车轮踏面外形优化

对于城轨车轮接触系统而言,踏面的形态和轮廓是至关重要的,它会对轮轨产生额外的损耗并且影响车体动力学性能。围绕城轨车轮镟修后的踏面外形轮廓展开研究,提出基于Kriging代理模型的单目标优化方案和多目标优化方案,对改进之后的结果与标准踏面的性能进行对比,研究动力学性能的各项指标,并比较两种模型的优劣。结果表明:多目标优化相比单目标优化可以同时对多个相互影响和制约的目标进行优化,在多个优化目标之间寻找一个折中点,使系统的综合性能得到提高。     

车轮外形设计的数值优化方法

介绍了一种根据既定的轮轨接触特性来设计铁道车辆车轮外形的数值优化方法。     

重载货车车轮踏面优化研究

对近期开发的基于法向间隙的车轮踏面优化方法进行改进,根据三维非赫兹滚动接触理论对轮轨间隙求解范围进行计算,使所求解的轮轨间隙具有实际的物理意义.针对我国重载货车车轮圆周磨耗严重的问题,对现有重载货车车轮踏面进行优化.利用车辆-轨道耦合动力学理论及三维弹性体非赫兹滚动接触理论对优化前后车轮踏面的静态接触性能及动态接触性能进行分析.结果表明:优化后轮轨界面之间可达到较好的匹配,且合理选择踏面不同区域的权数可同时保证车辆直线运行与曲线通过时的轮轨接触应力较小,从而达到有效降低轮轨磨耗的目的.     

考虑磨耗演化的高速列车车轮型面多目标优化

高速铁路车轮的磨耗性能对于车轮型面的设计和性能评估至关重要。微小的型面变化可能会导致轮轨接触几何特性发生重大改变,合理的轮轨型面匹配能够改善轮轨磨耗,提高车辆性能和脱轨安全性。提出一种考虑磨耗演化的车轮型面优化方法。首先,通过追踪测试不同运营时期的磨耗型面,确定车轮磨耗的主要范围作为优化区域。然后,结合非均匀有理B样条(NURBS)拟合算法对车轮型面进行曲线插值拟合,构建了车轮型面的参数化模型。接着,将考虑车轮磨耗演化的预测模型引入到多目标函数中,同时引入了目标函数自适应权重调整因子,建立了车轮型面的多目标优化模型。采用拉丁超立方采样方法建立RBF代理模型进行模拟仿真计算,并利用TS-NSGA-II多目标优化算法进行车轮型面的优化设计。最后,对优化型面LMA-opt与LMA型面进行对比验证分析,包括车轮磨耗演化分析、轮轨静接触分析、轮轨动态接触分析和车辆动力学性能分析4个方面。结果表明,优化后的车轮型面磨耗得到显著改善,具备更好的静态几何接触性能和动态特性。这有助于提升车辆曲线通过性能,并在镟修周期内有效降低车轮的磨耗量和疲劳损伤,从而延长车轮使用寿命,提高车辆的可靠性和安全性。这项研究为车轮型面的优化提供了一种智能化的设计方法和参考。     

车轮踏面多目标优化设计研究进展

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。     

基于概念分析的铁路客站结构优化研究

应用解释结构模型,分析铁路客站结构设计参数与工程材料用量之间的影响关系,得到结构设计参数的逻辑层级关系.在客站雨棚结构的各设计参数中,基本风压、材料强度和雨棚高度对雨棚结构的用钢量影响最大,处于逻辑关系的第1层级;结构类型、站型、基本柱网和抗震设防烈度等参数的影响较大,处于第2层级;其他处于低层级的设计参数对用钢量影响较小.结合解释结构模型的分析结果,选取影响雨棚经济性较大的前2个层级中的设计参数为主要变量,运用概念分析方法进行雨棚结构优化,得出不同条件下合理的结构形式及工程用钢量范围.结果表明,以用钢量作为优化目标时,双侧悬挑雨棚的经济性优于单侧悬挑雨棚;实腹钢梁结构适用于所有双侧悬挑雨棚;单侧悬挑结构则需根据跨度、基本风压、有无拉杆等条件具体判断其适用的结构形式.     

轨道交通门机系统驱动控制器关键问题的研究

针对轨道交通门机系统驱动控制器关键问题提出了解决方案。(1)对于无刷直流电机固有的低速时换相转矩脉动问题,从工程应用角度出发,考虑电流调节带来的误差,换相方法上采用定时扫描转子位置的方法,提高了电机的动态响应速度和低速时动态性能,抑制转矩脉动,同时解决了无刷直流电机启动问题。(2)针对实际系统门体的非同一性和各种因素造成的阻力变化,提出利用位置定位生成门体运动速度曲线的方法,对比实验表明其优于传统利用时间分段的方法。提出检测位置偏差的方法解决障碍物检测问题,降低了系统的硬件成本并提高了系统稳定性。实验结果表明选择方法合理,满足门机系统要求,已应用到实际系统中。