基于动力学性能的地铁车轮镟修策略优化研究

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1、国内图书分类号：U279.4密级：公开国际图书分类号：629西南交通大学研究生学位论文基于动力学性能的地铁车轮镟修策略优化研究年级二〇一五级姓名梁喜仁申请学位级别工程硕士专业交通运输工程指导老师金学松教授二〇一八年五月ClassifiedIndex:U279.4U.D.C:629SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTUDYONOPTIMIZATIONOFWHEELRE-PROFILINGSTRATEGYBASEDONVEHICLEDYNAMICPERFORMAN

2、CEGrade:2015Candidate:XirenLiangAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:TrafficandTransportationEngineeringSupervisor:Prof.XuesongJinMay,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要随着城市轨道交通快速发展，地铁在城市交通中所占的比重越来越大。地铁车辆的维修总费用中轮对的维护费用一般占到30%以上，轮对的维护费用主要由车轮镟修和轮对更换所造成。对于轮对维护费用较高

3、以及镟修不合理等问题，研究如何降低轮对维护费用，提高轮对使用寿命具有较高的工程实用价值。本文针对国内某地铁线路车辆轮对进行研究，从横向磨耗和周向磨耗两个方面分析车轮的磨耗形成和发展规律。提出车辆定期掉头运行、定期检查镟修和轮对经济型镟修模板自动匹配维护策略，制定了不同车轮多边形阶次下车轮径跳的安全镟修限值。得到结论如下：（1）通过车轮磨耗测试和分析发现，车轮存在较为严重的踏面偏磨和轮对失圆现象。列车不能调头运营，且左右曲线分布严重不均（或不对称）是造成车轮踏面偏磨的主要原因。车轮普遍存在5~8阶多边形磨耗，经过现场试

4、验研究发现车辆轨道系统耦合共振（P2共振）是导致车轮5~8阶多边形形成的主要原因。（2）建立SIMPACK地铁车辆系统动力学模型，利用现场试验数据对所建立的模型进行了验证。仿真分析了车轮磨耗对车辆动力学性能的影响，结果表明在20万公里内，随着运营里程的增加，车辆的平稳性、舒适性以及曲线的通过性能等指标基本不变，均在安全限值之内。（3）在保证优良车辆动力学性能的前提下，根据轮径差对车辆动力学性能的影响以及同轴轮径差准则，制定了车辆调头周期为5.3万公里左右和镟修检查周期为10.5万公里左右的车轮运用维护策略。（4）镟修

5、是造成轮对直径损失的主要原因，为了提高车轮镟修的经济性，设计了一种镟修模板自动匹配程序，在保证同轴轮径差准则的前提下，为待镟修车轮自动匹配最适模板，使踏面切削量最小的同时保证轮缘厚度尽可能大，尽可能减少因车轮镟修所导致的踏面直径损失。（5）建立考虑轮对柔性影响的刚柔耦合动力学模型，并利用实测轴箱振动加速度对刚柔耦合动力学模型进行了验证，仿真分析了10阶以内车轮多边形（不同阶次和径跳值）对车辆动力学性能的影响，提出了不同车轮多边形阶次下不圆度的镟修安全限值。（6）分析车辆定期调头运营、镟修模板自动匹配以及周向镟修安全限

6、值这三种方案实施前后的轮对寿命。结果表明，改进后的轮对维护策略可以有效的减少踏面材料损失，延长轮对使用寿命，降低轮对维护成本。关键词：轮对；车轮磨耗；车辆动力学；车轮镟修；轮对维护策略；使用寿命西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractWiththerapiddevelopmentofmetrolines,theproportionofsubwayinurbantrafficisbecomingmoreandmoreimportant.Inthetotalmaintenancecostofmetroveh

7、icles,themaintenancecostofwheelsetismorethan30%generally.Themaintenancecostofwheelsetismainlyproducedintherepairandreplacementofwheelset.Becauseofthehighcostofwheelsetmaintenanceandunreasonablerepair,thereishighengineeringpracticalvaluetostudyhowtoreduceandopti

8、mizethecostofwheelsetmaintenanceandimprovetheservicelifeofwheelset.ForthewheelsetsoperatingonaChinametroline,thispapercarriesoutstudiesonboththelateralwearandcircumferential