车轮型面等效锥度对横向稳定性与车轮镟修优化的研究【附数据】
车轮型面等效锥度对横向稳定性与车轮镟修优化的研究【附数据】
车轮型面等效锥度是影响高速动车组运行稳定性和安全性的重要参数。本文从轮轨等效锥度计算方法、动车组低频异常振动、车轮型面优化设计以及车轮镟修策略等多个维度，深入探讨了等效锥度对横向稳定性与车轮镟修优化的影响，并提出了相应的解决方案。
轮轨等效锥度计算方法研究
中国高速动车组存在多种服役车轮型面以及钢轨廓形，这使得轮轨匹配关系复杂多样。同时，国内外关于轮轨等效锥度的计算方法众多，多达 10 种。在此背景下，统一计算方法对于我国高铁轮轨几何关系研究至关重要。
论文通过深入对比各种等效锥度算法的原理以及计算结果的稳定性，并紧密结合中国轮轨关系的实际应用现状，最终确定了波长等效法作为国内高速轮轨关系研究的基础算法。为了进一步完善该算法，论文详细推导了其计算公式，并编制了相应的执行程序和算法。
同时，以 LMA 和 LMB 的匹配计算结果进行误差校量，通过严谨的验证和分析，首次制定了中国等效锥度的计算方法标准。这一标准具有重要的实践意义，目前已正式作为铁道行业标准颁布实施，为我国高铁轮轨关系的研究和评估提供了统一且可靠的基础，有力地推动了我国高铁技术的规范化发展，使得不同研究和实践中的轮轨等效锥度计算有了统一的参照依据，提高了研究的准确性和可比性。
基于动车组低频异常振动的轮轨等效锥度值研究
部分服役高铁出现了构架失稳报警问题，针对这一情况，论文展开了全面的试验研究。首先，将报警车轮制作成测力轮对，通过精心设计的测试手段，成功获取了报警时的轮轨作用力数据，并从中抽取了轮轨作用力的关键特征。随后，通过跟踪相同运行交路动车组的轮轨型面匹配数据，经过大量的实证分析，明确了轮轨接触等效锥度过大是导致构架报警的主要原因。
在此基础上，论文通过严谨的统计分析和持续的跟踪测试，精准地得到了轮轨实际型面匹配的等效锥度区间。同时，深入分析振动性能与等效锥度之间的内在关系，从而提出了车轮的服役等效锥度限值，为车轮的安全运行提供了重要的量化指标。
对于新镟修动车组晃动问题，论文综合运用理论分析、镟修轮轨几何匹配特征统计以及现场验证等多种手段。通过深入的理论研究，明确了镟修等效锥度与车辆晃动之间的关系，进而提出了镟修等效锥度限值，有效地减少了因镟修导致的晃车问题，同时也为科学评价车轮镟修质量提供了关键的参考依据。
此外，论文利用实测的轮轨匹配外形，运用先进的数据分析方法，抽取得到了不同磨耗状态下的轮轨等效锥度曲线几何特征。借助整车模型仿真技术，深入研究了不同等效锥度曲线下的横向稳定性和平稳性特征，从而创新性地提出了非线性因子，对名义等效锥度进行修正，最终得到了能够更准确反映磨耗条件下轮轨接触关系的非线性等效锥度指标。该指标能够精准地反映 1mm - 6mm 内的等效锥度曲线非线性特征，使得轮轨接触关系的评估更加贴合实际运行情况。
在实际应用中，路局依据车轮等效锥度对车轮实施状态修后，动车组低频振动现象得到了大幅度的减少，有力地保障了高速铁路的运行安全性与舒适性，提高了旅客的出行体验。
车轮型面优化设计
LMB 踏面在运用过程中暴露出线路适应性不强的问题，尤其是在镟修周期末期，其等效锥度偏大，容易引发构架的大幅蛇行运动，对动车组的运行稳定性造成严重影响。为了解决这一问题，论文对不同磨耗状态下的 LMB 车轮型面进行了全面的统计分析，深入抽取了其服役过程中的型面几何特征，精准确定了需要优化的区域。
在优化过程中，采用非均匀 B 样条来精确表达型面，运用先进的遗传算法对轮轨根部和轮轨接触区域外形进行优化。优化过程紧密围绕等效锥度与车辆稳定性这两个关键目标展开，经过反复的计算和验证，确定了滚动圆处初始等效锥度在 0.10 - 0.12 之间（±3mm），轮缘厚度为 32mm，并且确保车轮镟修周期不小于 LMB 踏面（25 万公里以上）。
优化后的结果令人满意，新设计踏面成功继承了 LMB 踏面的动力学安全性，在轮对横移 6 - 10mm 后能够产生较大轮径差，这对于保障曲线通过性能及车辆稳定性具有重要意义。同时，新设计的踏面外形在运行稳定性和平稳性方面完全满足相关要求，而且其动力学性能相较于 LMB 踏面有了显著的提升。这一优化成果为我国动车组车轮型面的设计和改进提供了重要的参考和借鉴，有助于提高动车组的整体运行性能，降低维护成本，延长车轮的使用寿命，进一步提升我国高铁技术的竞争力和可靠性。
研究车轮镟修策略，设计新型系列薄轮缘外形
京津城际运营的部分动车组在车轮镟修后出现了车体失稳问题，这对列车的安全运行构成了潜在威胁。为了解决这一问题，论文通过细致的跟踪测试，全面获取了车轮车体失稳时的轮轨几何匹配关系和振动特征。经过深入的理论分析和严谨的试验验证，确定了镟修后轮轨等效锥度偏低是导致车体失稳的主要原因。进一步的研究发现，导致镟修后轮轨等效锥度偏低的根源在于车床镟修策略不合理。
针对中国服役动车组和镟修车床的实际情况，论文精心设计了系列薄轮缘外形，并对镟修策略进行了科学的调整，旨在恢复镟修后的车轮等效锥度。通过仿真计算、镟修验证和线路试验等多个环节的反复验证和优化，最终确定了切实可行的解决方案。
线路考核结果表明，应用了薄轮缘外形的动车组成功恢复了运行稳定性和平稳性，同时在镟修经济性方面也得到了有效的保证。这一成果不仅解决了实际运行中的关键问题，还形成了国内第一个薄轮缘镟修的规范性文件，为我国动车组车轮镟修工作提供了科学的指导和规范，推动了我国高铁运维技术的不断进步和完善。
本文原文来自CSDN