科创中国

行业领域

电子信息技术,智能交通技术

需求背景

车轮多边形磨耗严重的影响着列车速度的进一步提升、影响着乘坐舒适性与安全性。轮轨接触问题是一个非线性、涉及多学科的复杂科学问题，车轮多边形的形成机理还未被完全掌握，在运营过程车轮多边形仍是不可避免的现象。因此本项目针对某型号高速铁路车辆，通过建立试验数据修正后的高频非线性轨道-车辆刚柔耦合动力学模型和小滚轮高频激振试验台，解决轮轨磨耗迭代算法的模型精度问题，研究车轮多边形幅值、阶次以及运行速度对车轴动应力和构架动应力的影响，得到各阶车轮多边形对车轴和构架疲劳寿命的影响规律。根据车轴和构架一个镟修周期内的寿命疲劳寿命提出车轮多边形磨耗安全限值。以上研究结果从运营维修的角度提出车轮多边形的镟修标准，为列车安全运行提供保障。

需解决的主要技术难题

中国高铁运营里程已经超过了***万公里，占世界高速铁路的60%以上^[1]，自主研发的“复兴号”运营速度达到350km/h，高铁已经成为我国高端制造业的名片。但是随着运行里程的累积，一些问题也逐渐暴露出来了，近两年，车轮多边形问题呈爆发的趋势。

期望实现的主要技术目标

车轮多边形会引发严重的噪声超标，加剧车辆的振动，严重影响乘坐舒适。车轮多边形现象会导致转向架有一个和多边形相关的主频，当该频率和零部件的某阶模态相接近，会引发共振导致零部件的振动急剧增加，这对零部件的疲劳寿命有极其不利的影响。车轮多边形曾在国外的铁路发展史上造成过恶劣的影响，导致多次车辆安全运营事故，给人民的生命财产造成了巨大的损失，严重的影响着铁路车辆运行速度的进一步提升。最近几年，我国高铁、城轨和地铁车辆上由于车轮多边形磨耗引发的零部件振动疲劳破坏问题时有发生，车轮多边形已经成为我国车辆安全运营的重要隐患。

车轮多边形现象看似是简单的周向磨耗问题，但却是轮轨接触关系的基础问题，涉及到多学科交叉的问题，如轨道/车辆的耦合动力学、振动力学、轮轨摩擦理论、弹塑性接触力学、轮轨材料学等等。虽然国内外大量学者都对车轮多边形现象展开研究，但是目前仍没有形成统一的认识，车轮多边形磨耗仍是不可避免的现象。因此，有必要根据车轮多边形产生的恶劣影响，从运营维护的角度提出车轮多边形磨耗限值，制定相关的标准，以保证车辆的安全运营。

需求解析

解析单位：重庆市永川区 解析时间：2022-10-30

王渝民

重庆西南大学

教授

综合评价

技术需求清晰明确

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