高速车轮踏面逆向设计快速递推算法
来源：机械工程学报杂志2025年第24期北京时间：
作者：张笑, 池茂儒, 谢雨辰, 蔡吴斌, 李奕潇, 代亮成
单位：西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室 成都 610031
摘要：LMA车轮型面与60钢轨匹配时动力学性能优良，与60 N钢轨匹配时等效锥度较低，易导致车辆低频晃车，且车辆的小半径曲线通过能力不足。因此有必要对LMA踏面进行优化设计，使踏面匹配60 N钢轨时能具备与LMA踏面匹配60轨相同的动力学性能。为此，基于轮轨接触关系和车辆系统动力学理论，在车轮型面逆向设计法的基础上，解决踏面设计过程中轮径差与接触点分布之间的矛盾问题，提出一种线性递推的车轮踏面逆向设计改进方法。应用该方法对LMA踏面进行优化，得到LMA04N踏面，并对踏面优化前后的轮轨关系和动力学性能进行对比分析。结果表明：LMA04N踏面与60 N钢轨匹配名义等效锥度提升至0.04，锥度曲线与LMA匹配60钢轨的锥度相近，轮轨接触点分布更加均匀，同时优化轮轨应力，有利于改善车轮凹磨；LMA04N踏面与60 N轨匹配时临界速度比LMA踏面提高20%，低锥度晃车得到有效抑制，小半径曲线通过安全性提高。综上所述，车轮型面逆向设计快速递推算法可以有效实现踏面优化设计，优化后的LMA04N踏面实现了与60 N轨的良好匹配，可以更好地保障车辆的动力学性能。
关键词：车轮型面逆向设计,轮轨接触关系,车辆系统动力学,等效锥度；
基金资助：国家自然科学基金(U21A20168);国家重点研发计划(2022YFB4301201) 资助项目。
