高速动车组车轮多目标优化修复技术

高速动车组车轮型面多目标优化镟修是一种创新性的研究方法，针对高速列车在实际运行过程中遇到的关键问题，如提高行驶稳定性、减少轮轨磨损和延长车轮使用寿命。该研究由张宝安、陆正刚和唐辰三位作者在同济大学铁道与城市轨道交通研究院进行，发表于2013年3月的《同济大学学报（自然科学版）》。 论文的核心内容是提出了一种新型的车轮型面优化镟修策略。这种方法以三个关键目标函数为核心，它们分别是与车辆系统动力学临界速度相关的动态性能指标，影响轮轨磨损和接触疲劳的接触应力，以及车轮名义滚动圆直径的维护标准。这些目标函数的选择旨在确保车轮在保持高速运行稳定性和耐磨性的同时，尽可能地减少镟修的必要性和复杂度。 设计变量被设定为车轮外形曲线控制点的纵坐标，同时考虑到实际操作的限制，样条曲线控制点的纵坐标上下界被作为曲线约束条件。此外，车轮型面的具体几何特性，如轮缘高度、轮缘厚度和接触角参数，以及样条曲线的导数也被纳入考虑，作为几何约束参数。通过这些参数的精确控制，研究人员构建了一个多目标优化模型来指导车轮的修复过程。 优化结果显示，采用这种多目标优化方法，即使在车轮经过磨耗后，也不必强制将其恢复到标准型面，就能实现接近标准型面的综合性能，从而降低了镟修工作量。这不仅节省了成本，还显著延长了车轮的使用寿命，对提高高速动车组的整体效率和可靠性具有重要意义。 本文的研究成果对于高速铁路系统的维护和升级具有重要的理论价值和实践指导意义，它展示了如何通过数学建模和优化技术来提升铁路运输的经济性和安全性。该领域的进一步研究和发展有望推动整个铁路行业的技术革新。