轮轨接触应力对轮轨磨耗和滚动接触疲劳影响较大,因此精确计算轮轨接触点与接触应力非常重要。本文基于重载铁路轮轨标准型面,利用改进的轮对轴向切片投影法,准确找到轮轨多点接触。引入弹性压缩量,找到接触斑,利用一种精确计算轮轨接触应力的方法求得轮轨法向接触应力,并考虑轮轨摇头角和侧滚角的影响。结果表明:该方法在寻找轮轨多点接触与计算轮轨接触应力时结果较为准确、直接和全面;轮轨接触斑随着轮对横移和摇头角变化,呈现非椭圆形状;一侧车轮轮缘和轨距角处接触,曲率半径较小,轮轨法向接触应力最大值可达3 400MPa,而另一侧轮轨的法向接触应力均小于2 000MPa。在轮对横移量为0~3mm时,摇头角的增加使右轮轨接触斑面积减小,相应的接触应力增大;在轮对横移量为4~9mm时,摇头角的增加使右轮轨接触斑面积增大,相应的接触应力减小;摇头角的增加对左轮轨接触状态有利,但影响不明显。

铁路密布横梁体系整体钢桥面由于没有纵梁,其受力行为与一般纵横梁体系正交异性板结构存在差异。本文结合厦深铁路榕江特大桥主桥,对铁路密布横梁体系正交异性整体钢桥面进行静载试验和有限元分析。得出结论如下:第一体系轴力主要由下弦杆承担,越靠近模型中部下弦杆承担比例越小;第二、第三体系中,横梁(肋)与面板组成的截面沿横向越靠近中部其承受的弯矩越大,横梁(肋)承受的弯矩增长更快,且承担比例先增大后减小,在荷载作用点处达到最大,面板反之,在荷载作用点分担弯矩比例最小。将有限元模型计算结果与试验实测结果对比分析,两者吻合较好,印证了理论计算的正确性和实测结果的可靠性。

为从图像中提取出更为准确、清晰的边缘,本文提出一种基于Shearlet域方向模极大值和改进蜂群的边缘检测方法。对图像进行非下采样Shearlet分解;对于低频分量,利用改进的蜂群算法准确检测出边缘的基本轮廓线;而对于高频分量,采用方向模极大值算法检测出图像中丰富的边缘细节;融合后得到轮廓完整、细节丰富的图像边缘。实验结果表明:与Canny方法、改进的蚁群方法、改进的蜂群方法、改进的非下采样Contourlet模极大值方法相比,本文提出的方法检测出的图像边缘定位准确、完整清晰、细节丰富,边缘检测效果更好,且运行时间较少。

为提高高速车辆零部件的可靠性和稳健性,结合可靠性优化设计理论和稳健设计方法,将可靠性灵敏度融入轴箱弹簧的可靠性稳健优化设计模型中,并将其归结为多目标优化问题。采用NSGA-Ⅱ遗传算法对数值算例进行计算,获得其Pareto解,根据经验和目标函数的重要性从中选出优化设计最满意的解。分析结果表明:在轴箱弹簧进行可靠性稳健优化设计后,降低了弹簧的质量,提高了弹簧的可靠性,同时使弹簧的可靠性对各基本设计参数的灵敏度数值明显降低,轴箱弹簧的安全可靠性和稳健性得以提高,验证了该设计方法的实用性和有效性。

为进一步了解高寒地区铁路沿线针对西部强风设置的铁路风屏障,本文以空气动力学原理及气固两相流理论为基础,采用CFD数值模拟技术对铁路风屏障的气动绕流现象及风吹雪特性进行研究。分别考察不同透孔率条件下不同类型风屏障对线上车辆气动绕流特性的影响,并以透孔率30%轻型风屏障为代表研究不同风屏障高度、设置位置,不同来流风速及雪粒子粒径下的风屏障风吹雪特性。研究结果表明:透孔率30%轻型风屏障的设置对列车气动力改善效果最优;高度4.5m、距线路4m、透孔率30%轻型屏障引起的后方风吹雪灾害相对最小,来流风速及雪粒子粒径分别对线路附近区域积雪厚度有不同程度影响。

针对高速列车耦合大系统的复杂多动态性和不确定性,本文提出一种本体驱动的高速铁路场景建模方法,构建可视化展示与仿真分析平台。根据耦合仿真的建模需求构建完备基元模型库,并用地理本体对模型的空间关系进行语义描述,制定语义约束规则对建模过程加以约束和引导,生成高速铁路场景。在虚拟场景中,通过控制观察视角与列车运行速度,即可开展多视角、多运行状态的模拟仿真。案例实验表明,本文构建的基元模型库精准、完备,基于本体描述的基元模型间语义信息,能够有效支持动态耦合仿真过程中各子系统间复杂动态空间关系的分析。研究成果能够为高速列车耦合仿真提供建模服务。