铁路重载货车轮轨相互作用问题的研究

重载已经成为铁路运输的发展方向，涉及的车辆系统部件强度和可靠性、轮轨相互动力作用和磨耗、牵引制动和运行安全性等问题越发突出。本项目以重载货车转向架为例，利用先进的车辆系统动力学仿真手段，建立车辆－弹性结构轨道耦合模型，通过数值方法对货车转向架不同结构、悬挂参数、轮轨型面等对轮轨垂向冲击力、轮轨磨耗和横向力及其它轮轨动力作用指标的影响进行虚拟样机计算分析，研究重载货车转向架的优化设计原则，并通过大量的仿真计算和分析结果，提出降低重载货车转向架轮轨动力作用的措施和建议。同时，结合仿真程序和磨耗预测模型进行重载货车车轮磨耗程度和趋势预测研究，并通过试验台试验和大秦线线路试验进行动力学和磨耗的验证。本项目目的是研究轮轨相互低动力作用的评价指标体系，建立重载货车动力学和磨耗预测仿真平台，进行转向架结构和参数的优化，以降低重载转向架轮轨相互作用和磨耗，为我国的提速、重载转向架的设计研发提供理论支持。

本研究针对大轴重转向架货车，从车辆自身结构以及车辆与线路的相互作用角度出发，以降低轮轨动力作用和轮轨磨耗为目标，研究转向架结构和悬挂参数、轮轨型面及轨道结构参数对大轴重转向架货车轮轨相互作用以及轮轨磨耗的影响，提出转向架结构和悬挂参数以及轮轨型面的优化设计原则，并给出相应技术措施。同时结合大量试验和理论仿真分析结果，形成轮轨低动力作用评价指标体系。.目前本项目的研究工作已顺利完成了预期的研究内容和目标，取得了大量的研究成果。其中结合货车企业的具体研究工作，完成了大量的大轴重货车动力学性能、轮轨相互作用和磨耗及评价指标体系等的研究分析报告，建立了重载转向架货车车-线耦合多体系统动力学和车轮踏面磨耗趋势预测仿真平台，系统研究了转向架结构和关键悬挂参数及各参数之间的相互匹配及轮轨型面、接触几何关系、线路条件和典型不平顺等因素对轮轨垂向力、横向力、轮轨接触应力、车轮磨耗、线路振动响应、脱轨安全性和运动稳定性的影响规律。在此基础上，从车辆运行安全性评价指标、车辆运行平稳性评价指标、车辆与轨道动态作用评价指标三方面，讨论确定轮轨系统动态作用评价指标体系的指标项和限度值，提出适合重载货车的轮轨低动力作用评价指标体系。.本项目的研究最终期望将理论研究成果应用于工程实际，为我国大轴重货车转向架的研发和重载铁路的建设提供理论依据，并用于指导企业的产品设计和研制工作。其中部分研究工作在2011年度获得北车集团科技成果奖励一等和特等奖各一项。此外，在国内期刊和国内、国际会议上发表论文10余篇，同时结合项目的具体研究工作，培养了研究生2名，并参与了两部著作《铁路货车性能评价概论》、《铁路重载提速货车技术》的编著工作。