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轨道运动对列车脱轨影响的研究初探

作　者: 肖新标
导　师: 沈火明
学　校: 西南交通大学
专　业: 一般力学与力学基础
关键词: 稳态脱轨 脱轨准则 轮轨蠕滑率/力 轮轨接触几何关系 轮对运动 轨道运动
分类号: U298
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 349次
引　用: 7次
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内容摘要


列车脱轨是危及铁路行车安全的主要因素,轮轨型铁路运输系统最基本的安全要求就是保证不发生列车脱轨事故。长期以来,世界各国铁路部门和科研人员开展了大量的脱轨理论与试验研究,取得了丰硕成果。但由于脱轨问题的复杂性和研究的困难性,至今,脱轨事故仍时有发生,特别是在中国,脱轨事故占铁路行车重大、大事故70%左右,严重影响着中国铁路运输的经济效益和社会效益。已有的脱轨研究,都没有较好地考虑轨道运动对轮轨接触几何、蠕滑率/力和脱轨的影响。本文的主要工作有: (1) 基于弹性轨道模型,根据轮轨空间接触几何关系,将车轮踏面及钢轨踏面通过曲面拟合成三次样条函数,对最小距离搜索法进行改进,实现一种考虑轨道横移、垂向平移和翻转运动的改进轮轨接触几何算法。分析了轨道横移、垂向平移和翻转运动对锥形踏面轮对和磨耗型踏面轮对轮轨接触几何的影响。 (2) 推导了能考虑轮对及轨道运动的轮轨接触蠕滑率。在轮轨滚动接触蠕滑率/力关系分析方面,首先按Kalker线性理论计算,然后采用Shen-Hedrick-Elkins理论进行非线性修正。分析了轮对横移、摇头及轨道横移、垂向平移和翻转运动对轮轨滚动接触蠕滑率/力的影响。 (3) 简评了现有脱轨准则,采用经典和近似解析的方法推导了单轮对稳态脱轨准则。基于这个准则,分析了基本脱轨参数和轮对及轨道运动对脱轨的影响。 研究结果表明,轨道运动对轮轨接触几何及轮轨滚动接触蠕滑率/力的影响较大,而对临界脱轨的影响较小。

全文目录


第1章 绪论  9-17
  1．1 脱轨研究的意义  9-10
  1．2 脱轨问题相关学科发展概况  10-13
    1．2．1 轮轨接触几何关系的研究  10-11
    1．2．2 轮轨滚动接触力学的发展  11-12
    1．2．3 脱轨评判准则的发展  12-13
  1．3 脱轨研究的最新发展状况  13-15
  1．4 本论文的主要工作  15-16
  1．5 本章小结  16-17
第2章 改进的轮轨接触几何关系  17-43
  2．1 轮轨接触参数和接触状态  17-21
  2．2 我国铁路车轮踏面和钢轨截面形状  21-23
  2．3 轮轨接触几何参数的计算  23-30
    2．3．1 经典的任意几何型面轮轨接触几何参数数值算法  23-28
    2．3．2 改进的轮轨接触几何参数数值算法  28-30
  2．4 改进的轮轨接触几何计算结果  30-42
    2．4．1 改进的接触几何算法验证  30-34
    2．4．2 轮对摇头对轮轨接触几何关系的影响  34-36
    2．4．3 钢轨翻转对轮轨接触几何关系的影响  36-38
    2．4．4 钢轨横移对轮轨接触几何关系的影响  38-40
    2．4．5 钢轨垂向平移对轮轨接触几何关系的影响  40-42
  2．5 本章小结  42-43
第3章 轮轨滚动接触蠕滑率/力  43-71
  3．1 轮轨系统坐标系及其变换  44-47
  3．2 轮轨滚动接触蠕滑率  47-55
    3．2．1 蠕滑率的定义  47
    3．2．2 纵向和横向蠕滑率的推导  47-53
    3．2．3 自旋蠕滑率的推导  53-55
  3．3 轮轨滚动接触蠕滑力  55-59
    3．3．1 轮轨接触椭圆的确定  55-57
    3．3．2 Karker线性理论  57-58
    3．3．3 Shen-Hedrick-Elkins理论  58-59
  3．4 轮轨滚动接触蠕滑率/力计算结果  59-70
    3．4．1 轮对横向运动对轮轨滚动接触蠕滑率/力的影响  59-62
    3．4．2 轮对摇头运动对轮轨滚动接触蠕滑率/力的影响  62-63
    3．4．3 钢轨翻转运动对轮轨滚动接触蠕滑率/力的影响  63-65
    3．4．4 钢轨横移运动对轮轨滚动接触蠕滑率/力的影响  65-68
    3．4．5 钢轨垂向平移运动对轮轨滚动接触蠕滑率  68-70
  3．5 本章小结  70-71
第4章 轮对脱轨分析模型  71-77
  4．1 轮对脱轨分析模型  71-75
  4．2 轮对准静态脱轨分析模型  75-76
  4．3 本章小结  76-77
第5章 单轮对脱轨分析  77-103
  5．1 脱轨的定义、判断及研究方法  77-80
    5．1．1 脱轨的形态及过程  77-79
    5．1．2 脱轨的判断方法  79-80
    5．1．3 脱轨的研究方法  80
  5．2 稳态脱轨准则  80-87
    5．2．1 Nadal准则  80-82
    5．2．2 Marie准则  82-84
    5．2．3 美国 Weinstock准则  84
    5．2．4 轮重减载率  84-85
    5．2．5 考虑轮轨蠕滑效应的脱轨准则  85-87
  5．3 单轮对稳态脱轨准则  87-94
    5．3．1 轮对稳态脱轨准则经典方法  87-90
    5．3．2 轮对稳态脱轨准则近似解析方法  90-94
  5．4 基本脱轨参数的脱轨影响  94-98
    5．4．1 接触角对临界脱轨的影响  94-95
    5．4．2 摩擦系数对临界脱轨的影响  95-97
    5．4．3 冲角ψ对临界脱轨的影响  97
    5．4．4 轮重对临界脱轨的影响  97-98
  5．5 轮对及轨道运动对临界脱轨的影响  98-102
    5．5．1 轮对横向运动对临界脱轨的影响  98-99
    5．5．2 轮对摇头运动对临界脱轨的影响  99-100
    5．5．3 钢轨翻转运动对临界脱轨的影响  100-101
    5．5．4 钢轨横移运动对临界脱轨的影响  101-102
    5．5．5 钢轨垂向平移运动对临界脱轨的影响  102
  5．5 本章小结  102-103
结论  103-107
致谢  107-108
参考文献  108-115
攻读学位期间发表的论文及参与的科研项目  115

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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 铁路运输管理工程 > 安全技术
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