車(chē)輪廓形對(duì)重載鐵路能耗的影響研究.pdf

1、眾所周知，鐵路運(yùn)輸相較于其他交通運(yùn)輸?shù)闹饕獌?yōu)點(diǎn)在于運(yùn)量大、速度快、單位運(yùn)量耗能少等方面。雖然鐵路運(yùn)輸耗能少是其自身存在的優(yōu)勢(shì)，但鐵路運(yùn)輸過(guò)程中依然消耗了很大一部分的能量，為了順應(yīng)國(guó)家發(fā)展的需要，響應(yīng)國(guó)家節(jié)約能源、減少排放的號(hào)召，研究鐵路運(yùn)輸中能耗的影響因素不可或缺。鐵路運(yùn)輸較其他運(yùn)輸方式最大的特點(diǎn)在于它的輪軌關(guān)系，因此從輪軌關(guān)系的方向去研究列車(chē)能耗的影響因素是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的。
　　首先，實(shí)地考察了朔黃線黃驊港車(chē)站區(qū)段的鐵路實(shí)際

2、磨損情況，并測(cè)量了不同磨耗時(shí)期的LM型車(chē)輪踏面，結(jié)合線路上不同半徑曲線數(shù)量的統(tǒng)計(jì)圖，初步了解了朔黃線上的輪軌關(guān)系的主要參數(shù)。另外，通過(guò)閱讀文獻(xiàn)、查閱相關(guān)資料，得到了添加摩擦改進(jìn)劑后，輪軌關(guān)系變化的參數(shù)。在掌握這些原始數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善了能耗計(jì)算理論模型，具體是從摩擦改進(jìn)劑模型的完善、摩擦功的計(jì)算方法、自旋蠕滑力矩的計(jì)算方法以及能耗計(jì)算模型的完善等方面展開(kāi)分析的。最后利用動(dòng)力學(xué)分析軟件和數(shù)值計(jì)算軟件進(jìn)行詳細(xì)的分析，探究不同磨耗時(shí)期的

3、車(chē)輪廓形以及不同表面狀態(tài)的鋼軌對(duì)重載鐵路能耗的影響。論文的主要工作和結(jié)論如下:
　　1.使用Simpack軟件仿真建立了C80車(chē)輛的動(dòng)力學(xué)模型后，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，確定了在實(shí)際工況中添加摩擦改進(jìn)劑不但會(huì)影響輪軌摩擦系數(shù)，還會(huì)影響對(duì)應(yīng)的Kalker權(quán)重系數(shù)。依據(jù)這一事實(shí)，為后續(xù)的動(dòng)力學(xué)分析提供相關(guān)參數(shù)依據(jù)，修正了原有的動(dòng)力學(xué)、能耗分析方法，在此基礎(chǔ)編寫(xiě)了相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算程序。
　　2.調(diào)查了朔黃線黃驊港車(chē)站區(qū)段輪軌關(guān)系，具體工作可以

4、分為三個(gè)部分。第一，調(diào)查了朔黃線上鋼軌表面的磨損情況，對(duì)比實(shí)測(cè)的不平順頻譜圖，了解到線路上存在波長(zhǎng)為80mm左右的波磨且鋼軌表面存在嚴(yán)重的磨損和損傷;第二，挑選不同磨耗里程的車(chē)輛測(cè)量他們的車(chē)輪踏面，得到了0～30萬(wàn)千米不同磨耗時(shí)期的車(chē)輪踏面廓形;第三，結(jié)合線路上不同半徑曲線數(shù)量統(tǒng)計(jì)表，確定了本文計(jì)算的各種工況曲線半徑。
　　3.通過(guò)分析C80車(chē)輛模型在改變車(chē)輪踏面廓形和鋼軌表面狀態(tài)時(shí)的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)性能變化，得出添加摩擦改進(jìn)劑和不同磨

5、耗時(shí)期的車(chē)輪踏面廓形對(duì)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)性能的影響。計(jì)算結(jié)果顯示:隨著車(chē)輪磨耗里程的增加，在兩種不同表面狀態(tài)的鋼軌上，最大輪軌橫向力、最大輪軌垂向力、最大輪重減載率、最大脫軌系數(shù)均呈現(xiàn)先增大再減小的趨勢(shì)。添加摩擦改進(jìn)劑后能夠改善最大垂向輪軌力、最大輪重減載率、車(chē)輛垂向平穩(wěn)性等動(dòng)力學(xué)性能，整體上來(lái)看添加摩擦改進(jìn)劑不會(huì)影響車(chē)輛通過(guò)的安全可靠性。
　　4.研究了不同磨耗的車(chē)輪廓型、通過(guò)速度、不同曲線半徑以及不同角度的軌底坡等參數(shù)對(duì)添加摩擦改進(jìn)劑