基于GM(1,1)-IPSO-BP的重载铁路小半径曲线钢轨磨耗预测方法

为实现重载铁路小半径曲线段钢轨磨耗量的精准预测,提出一种非等间距灰色模型GM(1,1)与改进粒子群算法(IPSO)优化BP神经网络相结合的钢轨磨耗预测方法。首先,根据积分原理优化GM(1,1)非等间距模型的背景值计算方法,基于改进的模型得到实测磨耗序列的初步预测结果;然后,利用IPSO算法对BP神经网络的权值和阈值进行自动寻优,对GM(1,1)模型初步预测序列的残差进行校正;最后,将优化后的两种模型组合构建基于GM(1,1)-IPSO-BP的重载铁路小半径曲线地段钢轨磨耗量预测模型。以某重载铁路桥上半径400 m曲线为例,利用长期的磨耗监测数据进行方法的适用性分析,研究结果表明:GM(1,1)-IPSO-BP模型克服了磨耗数据的非线性、随机性特征对计算结果的影响,预测精度优于单独使用GM(1,1)、IPSO-BP模型;背景值优化后的GM(1,1)模型预测准确性更可靠;IPSO优化算法提高了BP神经网络计算的精度和速度;预测结果和实测数据之间的相对误差不大于4%;在预测区间上的绝对误差小于0.4 mm,运用该方法能够较准确地得到钢轨磨耗的发展规律。研究结果可为重载铁路小半径曲线钢轨的精准维修和科学使用提供参考。

基于轮轨非Hertz接触的货运铁路钢轨磨耗研究

随着铁路运营的发展,货车车辆轴重不断增加,钢轨磨耗异常严重。本文采用UM动力学软件,建立了三维铁路钢轨磨耗模型,计算了红柠铁路专用线部分线路条件下的钢轨磨耗情况。结果表明:(1)线路直线段内外钢轨的磨耗程度相近且较轻;(2)缓和曲线段内轨的磨耗集中分布在距离轮轨作用边轨头约10 mm的走行面处,而外轨磨耗集中分布在外轨内侧半径为80 mm的弧段曲线上;(3)圆曲线段外轨磨耗严重,主要分布在轨头内侧半径为80 mm的弧段上,半径为300 mm的弧段上也有明显磨耗;(4)内轨磨耗主要分布在轨头半径为300 mm的弧段上,半径为80 mm的弧段上磨耗较轻。

重载铁路圆曲线参数对钢轨磨耗的影响分析

基于多体动力学软件UM,建立了车辆—轨道耦合动力学模型,分析了圆曲线参数对钢轨磨耗的影响,同时对不同行车速度下的钢轨磨耗进行了仿真分析,为今后铁路选线设计提供参考。

基于车轨耦合的重载铁路曲线超高计算方法

外轨超高是保障行车安全性和稳定性的重要因素。合理地曲线超高值有利于改善轮轨相互作用关系,减缓钢轨磨损。为探究重载铁路不同半径条件下外轨超高合理取值范围。通过建立重载三车-轨道耦合动力学模型,从列车行车性能和钢轨磨耗的角度出发,对比基于平面假定的外轨超高计算方法和基于车轨耦合的外轨超高计算方法,探讨不同工况下合理地超高设置范围。结果表明:外轨轮轨力、脱轨系数均随未平衡超高的增大而增大,内轨呈相反趋势,内外轨轮重减载率均呈先减小后增大趋势;轮轨相互作用力、行车安全性指标、行车稳定性指标及钢轨磨耗功率普遍随半径的减小而增大;小半径曲线钢轨外轨磨耗随行车速度和未平衡超高增大显著增大;综合考虑钢轨磨耗及行车安全,建议将小半径曲线外轨欠超高控制在 0~20 mm 范围内。

三维高速轮轨瞬态滚动接触有限元模型及其应用

采用显式有限元法建立三维瞬态滚动接触模型,用于求解高速铁路的轮轨瞬态滚动接触问题。该模型考虑轮轨的真实几何形状,可引入任意接触面不平顺,并可考虑材料的非线性行为。显式有限元的条件稳定性以及由此所决定的极小时间步长使得该模型适合于时域内求解轮轨高速滚动过程中的高频动态或瞬态现象,如分析钢轨焊接接头和波浪形磨损引起的轮轨瞬态冲击响应。因数值重现三维轮对的真实滚动行为,与之相关的自旋、陀螺仪效应等因素自动包含于模型之中。进一步考虑车辆、轨道系统的相关部件,着重研究高速车辆-轨道系统在钢轨波浪形磨损处的瞬态响应及相应的瞬态滚动接触行为。结果显示波浪形磨损与其所激发的动态轮轨接触力间存在相位差,且该相位差随滚动速度增加而减小。这解释了高速线路上波浪形磨损出现后很快进入稳态的现象。

用单自由度法研究分析曲线钢轨的侧面磨耗

一、概述 在现有转向架结构条件下，建立了一种车辆稳态曲线通过模型——单自由度法。研究对象主要是中小半径曲线。……