車輪踏面擦傷及不圓度檢測技術(shù)的研究.pdf

1、車輪是機(jī)車車輛的最終受力部件，它把機(jī)車車輛的載荷傳給鋼軌，并在鋼軌上轉(zhuǎn)動(dòng)來完成列車的運(yùn)行。因此，車輪的質(zhì)量狀況，直接影響行車安全。車輪踏面擦傷及不圓度作為列車車輪安全檢測的最重要的參數(shù)之一，能否在高速運(yùn)行中被準(zhǔn)確的檢出直接決定著列車的行車安全，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)車輪在鋼軌上高速行進(jìn)時(shí)，綜合因素的相互耦合對(duì)軌道產(chǎn)生較大的動(dòng)力作用并對(duì)車輪-軌道的動(dòng)態(tài)作用性能產(chǎn)生影響，準(zhǔn)確及時(shí)的對(duì)軌道作用的定量評(píng)估，也是不容忽視的問題。國內(nèi)外針對(duì)車輪擦

2、傷及不圓度的檢測有很多方法，但多為低速應(yīng)用或無法高速定量檢測。為此，論文系統(tǒng)的研究高速運(yùn)行條件下的輪軌作用關(guān)系模型，搭建系統(tǒng)高速實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并定量得到檢測結(jié)果。討論各參數(shù)對(duì)于實(shí)際安全性控制的重要作用。
　　本文通過介紹擦傷及不圓度的定義及形成原因，調(diào)研分析國內(nèi)外既有的模型和檢測方法，給出了解決問題的方向:采用車輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)模型，利用激光-位置敏感傳感器作為關(guān)鍵核心器件解決該研究難點(diǎn)。針對(duì)翟婉明等人提出的“車輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)模

3、型”，依據(jù)檢測對(duì)象特點(diǎn)，簡化得到了垂向輪軌作用力計(jì)算模型，利用改進(jìn)歐拉法求解偏微分方程組得到了定量計(jì)算結(jié)果，并通過大量的實(shí)驗(yàn)仿真給出了各種激勵(lì)條件下的輪軌作用特點(diǎn)，并最終選擇在80-140km/h下建立實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，保障對(duì)擦傷和不圓的檢出效果。
　　搭建了高速實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，給出了該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的具體實(shí)施方案、檢測原理和檢測流程，對(duì)于各關(guān)鍵部件給予詳細(xì)了選型說明，同時(shí)簡要分析了系統(tǒng)誤差。同時(shí)通過對(duì)系統(tǒng)的進(jìn)一步擴(kuò)展，即可方便的檢測出橫向作用力，從

4、而利用垂向力、橫向力能夠定量計(jì)算出影響行車安全性能和輪軌動(dòng)力作用性能的多項(xiàng)相關(guān)參數(shù)。驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可行性。
　　詳細(xì)分析并給出了實(shí)際工程實(shí)施用算法模型，介紹了如何利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及輪軌垂向作用力的計(jì)算模型計(jì)算出車輪的擦傷及不圓度，通過實(shí)際現(xiàn)場復(fù)核，驗(yàn)證了檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，檢測數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確可靠，誤差為±0.3mm。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程驗(yàn)證了簡化的“車輛-軌道耦合模型”的準(zhǔn)確性、所設(shè)計(jì)算法的正確性和該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)自身的可行性。
　　

5、進(jìn)一步擴(kuò)展討論了安全性評(píng)價(jià)方法及控制指標(biāo)，給出了擴(kuò)展給出了影響行車安全性能的脫軌系數(shù)和輪軌動(dòng)力作用性能的超偏載的計(jì)算方法、結(jié)合可以較為容易得到的垂向力、橫向力、擦傷、不圓等參數(shù)，匯總給出了綜合對(duì)各控制指標(biāo)的參考建議。
　　本文的研究工作從另一角度揭示了“車輛-軌道”實(shí)際的應(yīng)用研究空間，豐富了現(xiàn)有的“車輛-軌道耦合模型”理論研究成果，尤其將理論研究成果工程實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，架起了理論和實(shí)際的橋梁，給出了工程測量的解決方案并得到驗(yàn)證。同