基于多目标函数的钢轨打磨廓形优选研究

针对CR400BF和CRH5动车组6~8 Hz主频车体抖动问题,从改善轮轨关系角度出发,分别建立车轮踏面和钢轨廓形样本库,通过确定目标函数和设置边界条件求解得到优选钢轨廓形。建立实参数车辆-轨道刚柔耦合动力学模型和轮轨接触弹塑性有限元模型,通过仿真分析对比优选钢轨廓形和60N廓形的等效锥度、动力学指标和轮轨接触应力。按优选钢轨廓形进行钢轨打磨试验,结果表明:优选钢轨廓形与磨耗车轮踏面匹配时轮轨关系改善,等效锥度小于上限值0.4;与不同磨耗车轮踏面匹配时,优选钢轨廓形动力学指标优于60N,且轮轨接触应力和打磨量均更小;按优选钢轨廓形进行钢轨打磨后,CR400BF、CRH5动车组舒适度、平稳性指标分别减小15.7%、13.1%以上,车体振动加速度主频消除。优选钢轨廓形可有效缓解CR400BF和CRH5动车组车体抖动,优选方法和实施流程可为相关问题研究提供参考。

小半径曲线上P75钢轨打磨廓形设计及应用研究

以国内某重载铁路R400 m曲线P75钢轨为研究对象,建立了轮轨接触模型和轮径差曲线描述模型,选取代表性车轮踏面和钢轨廓形,采用轮径差曲线逆向求解法优化了轮轨接触区域钢轨廓形,并依据打磨量最小化原则设计得到了曲线钢轨打磨廓形。建立了实测参数下的车辆-轨道多体动力学仿真模型,对比分析了实测廓形和设计廓形匹配下的动力学指标。按钢轨廓形设计要求,在该R400 m曲线上实施了钢轨打磨试验和轮轨动力学测试。研究结果表明,优化后轮径差曲线趋于平滑,车辆曲线通过能力得到提高,抗脱轨能力得到保持;轮轨关系得到显著改善、轮轨接触点交叉跳跃和集中问题得到缓解;轮轨横向力减小20%以上,脱轨系数减小16%以上,钢轨法向接触应力减小32%以上,轮轨蠕滑力减小26%以上;实施打磨后,轮轨横向力减小34%以上,脱轨系数减小35%以上,钢轨振动加速度减小35%以上;打磨后3个月轨面疲劳伤损未见明显发展,钢轨使用寿命由前一换轨周期的8个月延长至13.5个月。仿真分析和打磨试验验证了钢轨廓形设计方法在重载铁路小半径曲线的应用效果。

钢轨打磨车专用EHA非线性反演控制

为提高钢轨打磨车打磨钢轨的平顺性及稳定性,提出以电动静液作动器(EHA)代替传统液压作动系统作为钢轨打磨车的专用执行器,考虑柱塞泵的总效率波动和液压缸动静摩擦差异大2个非线性因素,建立非线性数学模型;建立EHA的MATLAB、AMESim联合仿真模型,对PID控制、滑模变结构控制、反演控制进行控制策略对比研究,仿真分析验证反演控制在响应快速性及稳定性方面具有良好的表现。搭建四象限平台对EHA进行反演控制负载试验,结果表明:其位移控制精度达0.21 mm,具有较好的控制性能。

面向钢轨修复的不同槽型接触轮砂带打磨接触行为及材料去除特性

为掌握不同槽型接触轮砂带对钢轨打磨接触行为及材料去除特性的影响规律,基于橡胶接触特性,建立X齿型、锯齿型和人字型3种典型接触轮砂带打磨仿真模型,模拟分析不同槽型特征对接触轮-钢轨静态接触行为和动态冲击应力的影响机制;通过钢轨砂带打磨试验,对比研究3种槽型接触轮的材料去除特性。结果表明:3种槽型接触轮与钢轨的接触区域整体均呈椭圆形态,符合赫兹接触理论,内部接触形态则随槽型特征呈现为块状分布;接触区域应力分布总体符合弹性半空间接触理论,但在接触块边缘会出现应力集中;X齿型接触轮和人字型接触轮因齿尖和齿槽结构的存在而具有较高的材料去除能力,同等打磨条件下X齿型接触轮较平型接触轮的材料去除能力提高了79%;顺磨条件下的材料去除能力高于逆磨,以X齿型接触轮为例,顺磨比逆磨的材料去除能力提高了22.7%;X齿型和人字型接触轮砂带打磨的噪声、振动、粗糙度、平均电流均较高,锯齿型接触轮具有较低的振动、粗糙度及平均电流,平型轮则具有较低的噪声和电流。

基于多目标优化策略的曲线钢轨非对称打磨设计

铁路曲线钢轨打磨一直是养护维修工作的重点之一,虽然钢轨的磨损不可避免,但适当打磨型面能有效减缓磨损。为了降低打磨去除量,改善轮轨接触性能,提高铁路系统的安全性和经济性,提出一种基于多目标协方差矩阵自适应优化策略(MO-CMA-ES)的曲线段打磨型面设计方法。首先,通过主成分分析方法(PCA),从钢轨磨耗型面中选取代表性的磨耗型面作为初始种群。接着,采用NURBS曲线拟合算法对这些型面进行曲线拟合,以建立参数化模型。随后,使用MOCMA-ES算法进行多目标优化,其中目标函数包括降低打磨去除量、轮重减载率和轮轴横向力。根据每个型面在不同目标函数下的适应度值,进行种群的进化与连续迭代,直到满足终止条件,即适应度函数值不再显著变化。最后,从最终的种群中选取目标适应度值最小的子代个体作为最优解。优化结果显示,优化型面降低了45.3%的打磨去除量,同时内外轨轨顶的打磨下降高度分别降低了0.84 mm和0.23 mm。静态轮轨接触方面,优化后的轮轨接触点分布更加均匀,且轨距角过渡区域的跳跃现象得到改善。动力学性能方面,优化型面降低了列车车体的横向加速度和轮轨横向力。此外,有效减小了轮对的横向位移,并微幅降低了轮轨最大接触应力。研究结果为曲线钢轨打磨提供了一种智能化的设计方法与参考。

基于打磨量曲线的重载铁路钢轨打磨模式设计

【目的】为解决目前重载钢轨大机打磨作业过程中存在的依靠经验选择打磨模式和打磨结果无法预测的问题。【方法】以GMC-96X大型钢轨打磨列车作为研究对象,通过MATLAB数值模拟,研究不同打磨模式的作用效果;并且结合打磨列车砂轮分布形式,建立钢轨打磨基本模式库,提出了一种基于打磨量曲线的重载铁路钢轨打磨模式设计方法。【结果】现场试验结果表明:采用该方法设计的打磨模式包含了打磨列车各个砂轮的摆布角度,可直接输入到打磨列车控制系统,更为贴合实际应用;并且通过打磨前钢轨实测廓形、理论打磨后钢轨廓形和实际打磨后钢轨廓形三者的对比,验证了该方法的可靠性。【结论】该打磨模式设计方法实现了重载铁路钢轨打磨模式的自动生成和轨头廓形的精确修理。

钢轨快速打磨车动力学仿真研究

为研究钢轨快速打磨车服役时的动力学性能,建立了考虑打磨小车与大车、磨石与钢轨之间相互作用的钢轨快速打磨车模型,并进行动力学仿真分析,得到了该车在直线和曲线上运行时不同作业状态下的动力学性能。研究表明:钢轨快速打磨车的大车在自运行、非工作和工作状态下的临界速度分别为178 km/h、176 km/h、169 km/h,打磨小车在非工作和工作状态下的临界速度分别为145 km/h、119 km/h,均能满足80 km/h及以上的速度要求。在不同半径的曲线轨道上运行时,大车和打磨小车的曲线通过性能均随曲线半径的增大而提高,且均能满足标准要求。在不同欠超高量的曲线轨道上运行时,欠超高量越小,打磨小车在作业状态和非作业状态下的曲线通过性能越好,作业状态受欠超高量的影响相较非作业状态较小,且打磨小车的曲线通过安全性在所研究的超高范围内均能满足标准要求。

基于ANSYS的钢轨打磨车车体有限元分析与试验

钢轨是铁路系统中最为重要的承载部件,列车运行过程中轮轨载荷增大,波磨、疲劳裂纹、剥落等各种轨道病害日趋严重。这些轨道损伤加剧列车运行时的噪声与震动,甚至危及列车运行安全。钢轨打磨车是目前铁路公务部门钢轨修复最为有效的措施。通过打磨作业可减轻和修复钢轨损伤,改善轮轨匹配性能,延长钢轨的使用寿命,提高列车运行的平稳性和安全性。本文运用ANSYS软件对钢轨打磨车进行建模和有限元计算与分析,并将试验结果与计算结果对比,保障车体的强度与刚度满足试验标准要求,为其他车型设计积累经验。

小半径曲线钢轨打磨周期分析及工艺优化

以客货共线铁路常见小半径曲线为分析对象,基于数值分析方法,研究钢轨表面状态发展和钢轨廓形质量变化周期。结果显示,实施钢轨廓形打磨后,列车过曲线时的轮轨横向力、冲角、脱轨系数、磨耗指数分别下降了17.6%、8.4%、14.0%、24.2%,但10个月后已基本退化到打磨前的状态;在刚打磨时,轮轨接触关系得到较大改善,但在10个月后此种改善已基本消失,轮轨接触关系基本与打磨前轮轨接触情况相同;钢轨打磨周期保持在7~10个月时,其安全性与经济性最佳。

基于钢轨廓形下的钢轨打磨技术应用研究

钢轨作为与列车直接接触部分,在列车动荷载作用下,容易产生钢轨磨损,文章从钢轨磨损机理出发,探讨了利用对钢轨廓形进行优化设计,再通过打磨成设计的目标廓形,来解决减少钢轨磨损、提升轨道整体性能的方法。详细阐述了从钢轨廓形测量开始,对测量后钢轨廓形进行拟合出该线路段的钢轨代表廓形,用钢轨代表廓形与车轮踏面廓形进行耦合分析,得出打磨目标廓形,利用打磨车等设备按照打磨目标廓形进行打磨,最终得到良好的钢轨廓形。以武广铁路某段的实际案例验证了上述方法的有效性,通过打磨前后对比,钢轨GQI指数显著提升,证明了优化钢轨廓形能有效改善轮轨接触,达到既定的维护标准。

速度160 km/h全地下隧道市域快轨线路钢轨打磨车应用研究

广州地铁所辖的市域快轨线路是国内首条速度160 km/h的全地下隧道市域快线,在运营过程中出现不同程度的钢轨波磨病害,据统计易出现钢轨波磨病害区段为长大区间直线区段、进出站台时的加减速区段、部分曲线区段,一般平均波深为0.07 mm,波深超过0.04 mm的钢轨波磨一般延展长度为1~1.5 km。针对此问题,文章对新的打磨需求进行总结分析,对GMC-20国产化钢轨打磨车开展应用研究,通过优化打磨模式,采用打磨3遍和抛光1遍的方法,在单次作业点内可完成1~1.5 km钢轨打磨作业,能够快速高效的消除钢轨波磨病害,提高打磨效率和打磨质量,同时打磨效果能满足运营需求。

钢轨打磨技术在现代轨道工程中的应用

本文聚焦于钢轨打磨技术在现代轨道工程中的应用,探讨了其在维护轨道完整性和确保行车安全方面的重要性。本文分析了钢轨作为轨道工程核心组成部分的材料特性和磨损机理,进而详细探讨了钢轨打磨技术的基本原理和实施方法。通过理论分析,揭示了定期和适当的打磨作业能够有效延长钢轨寿命、减少磨损,提高行车安全性,并在经济上节省维护成本。本文研究对于轨道工程领域的专业人员和决策者来说具有重要的参考价值,可以为优化维护策略和提升轨道系统的运行效率提供理论依据。

城市轨道交通钢轨打磨技术优化与应用研究

本次研究对城市轨道交通钢轨打磨技术现状展开深入剖析,目的在于通过技术优化促进打磨效率与质量的提高,从而满足轨道交通运营安全性与舒适性的要求。通过对技术发展历程的回顾和国内外技术特点的比较,该研究为技术优化提供理论支持,策略和方法,同时设计试验加以验证。试验结果表明:优化技术可显著提高打磨精度与效率,减少能耗与成本。该研究对钢轨打磨技术在城市轨道交通中的运用奠定了重要理论与实践基础,对促进轨道交通行业可持续发展有重要意义。

钢轨打磨治理杭深线动车组车体低频晃动研究

针对CRH1型动车组在杭深线部分区段运行过程中出现的车体低频晃动问题,对晃车区段的轨道几何尺寸、钢轨廓形、车轮踏面状态等进行了调查,并对杭深线动车组晃车原因进行了分析研究。结果表明:杭深线晃车区段左、右股钢轨廓形存在不对称性,廓形和光带均会出现40 m左右的周期性变化;当左、右股钢轨廓形对称性不良时,新车轮和磨耗车轮的轮轨等效锥度均会减小,轮轨匹配等效锥度过小时,轮对的蛇行运动收敛能力下降,在外界激扰下横向位移量增大,引起晃车;钢轨廓形对称性不良会导致轮对轮径差变大,使得钢轨轨距角处出现交替性偏磨,加剧钢轨廓形的不对称度,形成恶性循环;钢轨打磨可有效治理高速动车组低频横向晃动,在打磨中应优先降低钢轨廓形的不对称度。

GMC-96B钢轨打磨车新型集尘装置设计研究

钢轨打磨车在作业过程中会产生大量的磨削粉尘,因此需要配备一套集尘装置收集磨削粉尘,以减少扬尘和残留粉尘对周边环境的污染。根据GMC-96B型钢轨打磨车集尘装置的实际使用情况,针对性提出一种适用于该打磨车的新型集尘装置,并对关键子系统进行详细的技术设计及分析计算。计算结果表明,新型集尘装置相比原有集尘装置具有明显的性能提升。

GMC-48钢轨打磨车的研发

钢轨打磨技术是当前最普遍、最高效的钢轨修复方式。本文对GMC-48钢轨打磨车的设计、制造及整个过程进行研究和总结,以期对公司后续产品提供参考和帮助。该项目是公司时隔多年成功开发的一款新产品。项目以市场为导向,采用多项先进技术,并具有扩展功能,其水平国内领先,有较好的经济效益和社会效益,有力助推了公司的跨越发展。

城市轨道交通钢轨打磨委外服务可行性浅析

针对目前城市轨道交通存在的购买钢轨打磨车成本高、管理及后期养护维修难度大、利用率低、施工难度大等现状,从技术可行性、经济可行性、风险控制等方面,对打磨自修和委外2种方式进行了调研分析。调研结果表明:按照打磨车调试好后全负荷运转,打磨委外可节省费用16%~27%,同时可减少地铁运营单位人员、设备管理等方面压力,具有明显的经济和社会效益。

地铁用DGMC-20JS型钢轨打磨车研制

为了提高地铁钢轨打磨效率,解决地铁钢轨打磨车打磨功率不足、打磨作业速度低、作业速度和打磨头落点误差大等问题,研制DGMC-20JS型钢轨打磨车。该打磨车由柴油发电机组或接触网供电,采用交流电传动模式,整车由2节10磨头打磨车编组而成。详细阐述钢轨打磨车主要系统设计。在试验线,对钢轨打磨车打磨性能开展试验。试验结果表明,采用钢轨打磨车打磨钢轨时,实际作业速度误差在±0.3 km/h以内,打磨落点误差最大为0.75 mm,均满足要求;打磨后的钢轨轮廓、切削量、轨面粗糙度等高于标准要求。

一种钢轨打磨列车掉落物在线检测系统

针对钢轨打磨列车打磨作业走行以及自运行过程中,可能出现的打磨铁屑结块飞落的现象,文章提出了一种适用于钢轨打磨列车的掉落物在线监测系统,根据不同运行状态分别采用红外热成像技术及激光对射检测技术进行检测。在打磨作业工况下,以高帧率红外热成像相机对高温掉落物进行检测;在高速自运行工况时,通过激光对射光幕传感器对常温掉落物进行检测。实验表明,两种技术方案均可较好地完成掉落物识别,具备实际运用条件,可有效保障线路运行安全。

钢轨打磨车砂轮实验室内磨削特性及其与现场使用效果的相关性分析

利用钢轨打磨仿真试验台,对不同厂家、不同类型钢轨打磨车砂轮的磨削性能进行了测试,并结合其现场使用效果进行了相关性分析。结果表明:超硬复合砂轮的使用寿命是普通砂轮的2倍左右,但打磨时需要提供更大的打磨压力,也会产生更高的温升;打磨后工件温度的室内测试结果与现场使用效果具有一致性,试验后工件温度远超过150℃的砂轮,现场使用极有可能导致钢轨烧伤发蓝;砂轮平均打磨里程(使用寿命)s与打磨功率占比30%时的砂轮磨耗量W之间近似呈反比例函数的关系。