一种低磨耗的高速列车车轮型面优化设计方法技术

一种低磨耗的高速列车车轮型面优化设计方法，该方法将CN车轮型面曲线等弧长分割，取N个离散坐标点作为型值点，重构车轮型面曲线。以N个型值顶点的纵坐标为设计变量，以降低车轮磨耗功的线路均值和轮轨横向力为目标函数，以磨耗车轮型面统计量、型面曲线的凹凸性及连续性为几何约束条件，建立高速列车车轮型面多目标优化模型，采用粒子群智能仿生算法对优化模型进行多目标寻优计算。结果表明，优化型面轮缘部分与轨道侧面接触点明显减少，一位轮对磨耗功的线路均值比CN型面降低了26.8%；车轮的轮轨横向力减小，左、右轮轮轨横向力的均方根值降低了17.6%和18.3%；左右轮最大接触应力的均方根值分别降低了21.6%和19.8%；左、右轮脱轨系数的均方根值降低了9.5%和6.2%。脱轨系数的均方根值降低了9.5%和6.2%。脱轨系数的均方根值降低了9.5%和6.2%。

【技术实现步骤摘要】
一种低磨耗的高速列车车轮型面优化设计方法


[0001]本专利技术涉及一种低磨耗的高速列车车轮型面优化设计方法，属高速列车车轮


技术介绍

[0002]车轮型面是决定高速列车车辆蛇行稳定性、曲线通过性能、轮轨磨耗以及脱轨安全性等动力学性能的重要参数。在车轮型面优化设计中,需要反复地进行外形曲线修改及性能计算,采用合理的型面参数化设计尤为重要。目前对于车轮型面的数学描述方法主要有几种：1）有限离散点的数学拟合方法，如Shevtsov等以车轮型面的垂向坐标为设计变量、以车轮的滚动半径差为目标函数建立车轮型面优化模型；Hamid等提出三次样条的保凸插值方法，保证车轮型面的凸凹性和单调性；柳拥军利用离散点的B样条拟合描述车轮型面，并应用于基于滚动半径差的优化设计中；张剑, 金学松采用离散点3次样条表示，并保持车轮型面的横坐标y不变，选用纵坐标z作为设计变量进行型面数值分析；Choromaski用切比雪夫正交多项式来描述车轮型面；2）以型面上点的几何特性为设计变量的数学描述方法，Heller等以型面上点的切线斜率和该点处的圆弧半径为设计变量，以车辆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低磨耗的高速列车车轮型面优化设计方法，其特征在于，所述方法将CN车轮型面曲线等弧长分割，取得N个离散坐标点作为型值点，重构车轮型面曲线；以N个型值顶点的纵坐标为设计变量，以降低车轮磨耗功的线路均值和轮轨横向力为目标函数，以车轮磨耗车轮型面统计量、型面曲线的凹凸性及连续性为几何约束条件，建立高速列车车轮型面多目标优化模型，并采用PSO粒子群智能仿生算法对优化模型进行多目标寻优计算。2.根据权利要求1所述的一种低磨耗的高速列车车轮型面优化设计方法，其特征在于，所述目标函数包括降低车轮磨耗目标函数和最大轮轨横向力目标函数；所述降低车轮磨耗目标函数的表达式为；式中，、分别为一位轮对的左、右车轮的磨耗功，为整个仿真的运营线路长度；T
xL、
T
yL
为左侧车轮纵、横向蠕滑力；T
xR
、T
yR
为右侧车轮纵、横向蠕滑力；V
xL、
V
yL
为左侧车轮纵、横向蠕滑率；V
xR
为；V
yR
为右侧车轮纵、横向蠕滑率；A为轮轨接触斑面积；μ为轮轨摩擦系数；所述最大轮轨横向力目标函数的表达式为；式中，式中为一位轮对的左右车轮的轮轨横向力，并通过低通滤波处理。3.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：林凤涛，张海，史振帅，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：