关键词:
高速铁路
轮轨接触
几何学
车轮踏面
几何型面
摘要:
轮轨关系是高速铁路关键技术之一,已列为中国高速铁路预研究的主攻方向.合理的轮轨匹配关系对于中国的高速铁路建设具有重大意义.该文在对已有的轮轨关系数学模型进行了必要的完善的基础上,以数值模拟方法为主要手段对中国高速状态下的轮轨外形匹配关系开展了系统的研究工作.轮轨关系本质上是约束力的传递过程,轮轨空间几何接触状态是影响这一力学过程的重要因素之一,因此精确确定轮轨弹性对于轮轨几何接触状态的影响具有重要意义.该文利用有限元参数二次规划法的基本原理,建立了弹条Ⅰ型扣件轨道结构的多体接触有限元模型,以准静态方式研究了在机车车辆运行状态下,由轮轨力所引起的线路几何形态的变化规律;在假定轮轨力不变的情况下,又研究了轨底垫层的厚度和刚度对于约束钢轨弹性位移所起的作用;为确定轮轴的弯曲变形对轮轨关系的影响,同时建立了轮对有限元模型,计算了轮对承载状态所发生的弹性变形.利用高次多项式曲线设计磨耗形踏面是进一步提高踏面性能的有效途径之一.该文在切比雪夫曲线拟合方法的基础上,提出了一种高次曲线磨耗形踏面的设计方法.算例表明,这一方法是可行的.利用这一方法设计了几种高次曲线踏面,并分析了他们与P60钢轨匹配的几何接触关系.