车轮型面磨耗对轮轨接触特性及轨道、桥梁振动特性影响分析

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________全日制专业学位硕士论文车轮型面磨耗对轮轨接触特性及轨道、桥梁振动特性影响分析学位申请人：昌超学科领域：交通运输工程正指导导师：肖乾教授副指导导师：答辩日期：2018年5月27日独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行

2、的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容，可

3、以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。本人签名____________导师签名__________日期___________摘要车轮型面磨耗对轮轨接触特性及轨道、桥梁振动特性影响分析摘要随着我国十几年来对高速铁路的鼎力发展，目前已形成世界上最大规模及最高运营速度的高速铁路网。轮轨关系作为车辆系统和轨道系统的连接纽带。随着列车速度的提高和大规模的投入运营，轮轨间的相互作用增强，轮轨磨耗问题变得更加突出。车轮型面磨耗会导致轮轨间的接触状态、振动特性等

4、将受到影响，恶化轮轨接触匹配特性。进而关系到高速列车的运行品质。由于列车、轨道、桥梁系统的相互耦合作用，车轮型面磨耗势必也会对轨下结构的振动特性造成一定程度影响。本文依据国产某城际动车组动力学参数并基于固定界面模态综合法、柔性轮对理论接触及列车—轨道—桥梁大系统动力学方程，联立多体动力学软件UM和有限元分析软件ANSYS建立相应的列车动力学模型，建立列车—轨道—桥梁大系统刚柔耦合振动动力学仿真模型。系统研究高速列车型面磨耗对轮轨接触振动特性及轨道、桥梁振动特性，主要工作及其创新之处如下：（1）考

5、虑轮对柔性的高速列车系统动力学模型：通过固定界面模态综合法建立柔性轮对子模型，建立柔性轮对下的列车多体动力学模型。（2）车轮磨耗规律研究：建立Archard车轮磨耗预测计算模型，设置相应的线路和速度工况，联合车辆动力学模型和轮轨接触分析模块，模拟列车在不同运营里程下车轮型面的磨耗变化。（3）车轮磨耗对轮轨接触振动特性研究：探究车轮磨耗后的型面对车辆的动力学性能影响，包括轮轨力、车辆振动特性及磨耗功率。轮轨接触斑面积、接触点分布等特性的变化规律。（4）车轮磨耗对轨道、桥梁振动特性研究：重点分析车轮

6、不同里程下的磨耗型面对轨道、桥梁振动特性的影响，研究结果表明车轮型面磨耗对轨道、桥梁系统影响明显，且横向方向的影响要大于垂向方向。轨道板、桥梁梁体、桥墩结构横向振动位移和加速度指标随着车轮型面磨耗增加，逐渐增大。并且车轮型面磨耗会对轨道、桥梁整体结构主频发生偏移，幅值异常，对中高阶段的频率影响更多。建议轨道、桥梁结构设计过程中以及车线桥耦合动力学分析中，需要考虑轮轨型面发生变化后的影响，减小轮轨型面变化对轨道、桥梁结构造成的影响。（5）车轮磨耗对道岔振动特性研究：道岔是轨道线路的薄弱环节之一，以

7、侧向通过18号道岔为对象分析车轮磨耗对轮岔作用的影响。高速道岔型面设计过程中，除衡量新轮情况下轮岔匹配的各项动力学指标关系是否合理，还需考虑与不同磨耗阶段车轮I摘要型面匹配的特性，从而优化尖轨、心轨等关键部位设计，提供列车通过道岔区间的动力学性能。关键词：高速列车，轮轨关系，车轮磨耗，轮轨振动，轨道-桥梁动力学IIAbstractAnalysisofwheelwearonwheel/railcontactcharacteristicsandvibrationcharacteristicsoftr

8、ackandbridgeABSTRACTWithChina'svigorousdevelopmentofhigh-speedrailwayformorethantenyears,ithasformedthelargestandhighestoperatingspeedhigh-speedrailwaynetworkintheworld.Thewheel/railrelationshipservesasalinkbetweenthevehiclesystemandthetracksystem.Wi