城轨列车轮对安全状态分析预测与镟修策略优化方法研究

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1、4．1．2神经网络建模基本步骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．304．1．3BP神经网络⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯334．2支持向量机回归⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯344．2．1支持向量机原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．344．2．2支持向量回归原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．354．2．3遗传算法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．364．2．4基于遗传算法的支持向量机回归⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。384．3车轮尺寸预测模型建立及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯394．3．1基于BP神经网络的预

2、测模型建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．394．3．2基于GA．SVR的预测模型建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯414．3．3仿真及结果分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．424．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯515轮对镟修策略优化研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．525．1轮径差及其对行车的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯525．2轮缘厚的磨耗镟修策略模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯535．3基于轮缘厚及轮径差的轮对镟修策略研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯545．3．1镟修模型假设⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯．545．3．2整车镟修模型研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．555．4仿真结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯585．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯606总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．61参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯63作者简历⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯66独创性声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯67学位论文数据集⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯681绪论1

4、．1选题背景随着国民经济的快速发展，城市人口及机动车拥有量逐年递增，原有的公交运输能力有限，居民日常出行等活动的增长导致城市交通拥挤，造成居民出行延误等。城市轨道交通系统以其载客量大、准时、快捷的特点，在城市交通中承担着日益重要的角色。我国着重建立以轨道交通为骨干、以地面公交为主体的、立体化多层次的综合交通体系，地铁作为轨道交通的主要形式，其运营安全性与可靠性受到广泛重视。飞速的经济发展给铁路及城市轨道建设提出了更高的要求，产生了运能与运量之间的矛盾、运输舒适安全性与经济性之间的问题。作为高速、大运量的交通工具，城轨列车故障对社会生活产生严重影响，不仅

5、造成设备损失，也会威胁乘客生命财产，甚至造成乘客伤亡。因此保证城轨列车安全运行是现今的重要任务。轮对作为城轨列车的重要部件，在列车走行过程中起着导向、承受以及传递载荷的作用，其健康状态对列车安全运行起着至关重要的作用。列车运行过程中，轮对与钢轨接触承受着巨大的压力以及冲击力，其中包括列车的重量、列车通过轮对传递给钢轨的驱动力及制动力、列车通过弯道时产生的横向力以及由于轨道不平顺产生的冲击力等。与此同时，轮对与钢轨表面不断产生摩擦，导致轮对直径变小以及踏面磨损；此外，列车运行通过道岔或弯道时，车轮轮缘与轨道内侧面发生摩擦会导致轮缘磨耗。踏面磨耗及轮缘磨耗

6、直接导致轮对尺寸变化，对乘客乘坐舒适性及安全性产生重大影响，具体表现有：使轮轨接触状态恶化，加大轮轨间的振动，导致轨道的使用寿命缩短；使车体上下振动加剧，易使列车配件松动、折断等，导致意外事故；使轴承所受冲击力剧增，造成热轴；踏面磨耗过大将导致轮缘外侧距过小，使车轮横向振动严重，易导致列车发生脱轨事故。因此，列车轮对状态与列车行驶稳定性、安全性有着密切的关系，高安全性、高可靠性的轮对是保证列车安全运行的前提条件。轮对是城轨列车三大易磨易耗件之一【l】，轮对踏面及轮缘磨耗对城轨列车运行安全性、乘坐舒适性以及钢轨的寿命都将产生深远影响，因此使用过程中，需要

7、及时对轮对进行维修保养(主要为镟修)，其产生的费用是城轨列车维修养护开支的主要组成部分[21，同时维修不当导致轮对的频繁更换也会大大提高城轨列车的运营成本，由文献[3]可知，目前单个轮对平均更换费用(国产轮饼)为12000元，单个轮对压装和轮座孔加工费以及轮对运费为9367元，每列车拥有24个轮对，繁忙线路至少有20辆车，综合计算每辆车更换一次轮对全部费用为1025．6万元。综上，如何准确判断轮对状态，并使轮对磨耗处于安全限度内，以及如何准确预测轮对状态，制定合理的维修计划，达到最少的轮对镟修次数保证最长的轮对使用寿命，对于保证城轨列车经济安全运行具有

8、重要意义。1．2研究意义及目的1．2．1研究意义轮对状态辨识、轮对尺寸预测以及维修策略优化对城