北京地铁钢轨非正常磨耗的机理研究

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1、分类号（U213.1;U270.1）学号1108524012005北京地铁钢轨非正常磨耗的机理研究StudyonthemechanismoftheBeijingmetrorail’sabnormalwear薛蕊指导教师姓名周素霞副教授北京建筑大学张楠教授所在单位名称（仅1位导师此行可空）申请学位级别硕士学位类别工程硕士专业名称物流工程年级2012级论文答辩时间2015年6月学位授予单位和日期北京建筑大学2015年7月答辩委员会主席秦勇职称教授论文评阅人杨建伟教授、任尊松教授北京建筑大学硕士学位论文原创性声

2、明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。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己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含本人或他人为获得北京建筑大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。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。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。月学位论文作者签字:日期:北京建筑大学硕士学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工

3、作的知识产权属于北京建筑大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文纸质版和电子版，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名:校内导师签名：年6月巧曰M年<月巧校外导师签名

4、YJ摘要摘要地铁作为城市内部可以大规模高速度运输旅客的方式，其发展越来越快。近年来，随着北京地铁新建线路的运营，部分路段尤其是小半径曲线处已出现了严重的非正常磨耗现象。钢轨异常磨耗的

5、产生十分复杂，涉及到轨道结构、轮轨材质匹配、车辆转向架结构和参数、摩擦系数、车辆轴重大小、线路曲线半径、行车速度等。通过综合研究各因子对磨耗的影响，系统掌握磨耗的机理，对降低轮轨磨耗，改善地铁运行安全性和经济性等均具有十分重要的意义。为了研究北京地铁钢轨非正常磨耗的机理，首先通过调查掌握了北京地铁及其他典型轮轨的磨耗现状。其次以车辆/轨道系统动力学理论为基础，基于地铁车辆及轨道的实际参数，应用多体动力学软件SIMPACK建立完整的车辆/轨道动力学模型。分析了曲线半径、轨底坡、轨道支撑刚度、线路几何不平顺、

6、列车轴距、轴重、转向架悬挂参数、轴箱定位刚度等车辆和轨道参数在单一因素变化条件下，对磨耗指数、轮轨横向力、轮轨垂向力、磨耗功率、冲角等动力学指标的影响。再次，运用MINIPROF轮轨型面测量仪获得不同磨耗阶段的钢轨几何型面，根据弹塑性力学理论，运用有限元接触问题算法和Ansys软件建立列车轮对和不同阶段钢轨的有限元模型，计算分析轮轨导向力、轮轨材质、轮轨接触面间摩擦系数和轮轨接触状态等与轮轨接触斑应力大小和分布的关系。本文借助现场测试及仿真实验的有效结合，全面评估了各因素对轮轨磨耗的影响，不仅有利于全面认

7、识钢轨磨耗的本质与特征，而且有利于保证今后钢轨的有效维护，有效降低地铁运营成本。同时也为系统认识地铁轮轨系统，研究轮轨问题提供思路与方法。关键词：地铁轮轨关系；钢轨异常磨耗；动力学分析；有限元分析。IAbstractAbstractAsawayofpassengertransportincitywhichcanruninbroad-scaleandathighspeed,subwaydevelopsfasterandfaster.Inrecentyears,withintheoperationofBeij

8、ingnewsubwaylines,somesectionshasaseriousphenomenonofabnormalwear,especiallyatsmallradiuscurve.Generationofabnormalwearoftherailisverycomplex,involvingtrackstructure,matchofthewheel-railmaterials,structureandparametersofvehiclebogie,frictioncoefficient,ve

9、hicleaxleload,radiusofcurvelinesanddrivingspeed,etc.ItisconcludedthroughthecomprehensivestudyoftheimpactofeachfactoronthewearthatgraspingWearmechanismsystematicallyhasgreatsignificanceonreducingwheel-railwearandimpr