固定轍叉輪軌關系優(yōu)化及動力學仿真分析研究.pdf

1、固定轍叉的結構不平順是影響列車過岔速度和限制其使用范圍的最根本因素，合理優(yōu)化固定轍叉結構來改善其輪軌接觸關系，有利于提高列車過岔時的平穩(wěn)性和安全性，以及固定轍叉的結構穩(wěn)定性。本文基于道岔區(qū)輪軌接觸幾何關系理論以及輪軌系統(tǒng)動力學理論，對固定轍叉結構優(yōu)化及動力學評估等進行了一系列研究，主要內容分為以下幾個方面:
　　1.固定轍叉輪軌接觸幾何關系計算方法的建立及程序驗證
　　基于區(qū)間線路輪軌接觸幾何關系理論，提出了固定轍叉區(qū)輪軌靜

2、態(tài)接觸關系的算法，并完成了該算法的軟件實現(xiàn)。該算法借助于自動提取CAD中坐標點的應用項，把固定轍叉轉化為CAD空間曲線，再由空間曲線分析其輪軌接觸關系，保證了該程序的可靠性;通過轍叉區(qū)輪軌接觸點現(xiàn)場測試，進一步驗證了該程序的實用性和可行性。
　　2.車輛—固定轍叉式道岔動力耦合模型的建立及求解
　　基于輪軌系統(tǒng)動力學理論，通過對固定轍叉式道岔結構進行合理的模型化處理，建立了“車輛—固定轍叉道岔”空間耦合系統(tǒng)振動模型，推導了相

3、應的振動方程，編制了相應的仿真分析計算程序，可重點分析固定轍叉結構設計參數(shù)及結構不平順對輪軌動力特性的影響，為深入研究固定轍叉輪軌關系優(yōu)化設計奠定了基礎。
　　3.固定轍叉靜態(tài)輪軌接觸幾何關系的分析
　　運用自編固定轍叉靜態(tài)輪軌接觸幾何關系計算程序，模擬計算了60kg/m鋼軌12號提速道岔固定轍叉區(qū)輪軌接觸幾何參數(shù)的變化規(guī)律，包括:輪對無橫移量和搖頭時，沿轍叉縱向的輪軌接觸情況;輪對在不同橫移量情況下，各關鍵斷面處的輪軌接觸

4、特點;以及輪對在不同橫移量下，沿轍叉縱向的輪軌接觸參數(shù)變化情況。通過分析比較上述情況下輪軌接觸參數(shù)的變化特點，可以初步了解固定轍叉區(qū)輪軌接觸特性，為轍叉區(qū)結構優(yōu)化方案比選以及計算輪軌動態(tài)接觸關系提供了指導依據(jù)。
　　4.固定轍叉結構設計參數(shù)比選及優(yōu)化方案設計
　　通過改變固定轍叉各關鍵設計參數(shù)設定結構優(yōu)化方案，分析比較不同方案下的結構不平順及各項輪軌接觸參數(shù)，確定各設計參數(shù)對輪軌接觸幾何關系的影響規(guī)律，進而初步確定固定轍叉中

5、需要主要考慮的結構設計參數(shù)以及合理取值，最終達到提高設計效率，增加方案可信度，為科學合理地進行轍叉區(qū)輪軌關系設計及優(yōu)化提供指導。
　　5.固定轍叉結構設計參數(shù)動力學評估
　　基于車輛—道岔空間耦合動力學理論，分析固定轍叉各結構設計參數(shù)對固定轍叉區(qū)輪軌動力特性的影響規(guī)律;綜合各設計參數(shù)提出能夠有效提高列車通過固定轍叉時運行安全性和平穩(wěn)性的結構優(yōu)化設計方案;最后分析了貨物列車、旅客列車直逆向過岔時，列車軸重及速度對固定轍叉區(qū)輪軌