以300 km/h高速动车组动力车轮轴动应力测试为基础，经过数据处理和分析，识别出切向轮轨力和横向轮轨力。针对轮轴结构受力及应力分布特点，通过Ansys软件进行有限元模型分析，找到车轮作用载荷与应变之间的关系，计算得到切向蠕滑率，并运用最小二乘法进行参数识别，初步分析得到切向轮轨力与切向蠕滑率之间的关系及切向蠕滑率与速度之间的关系。
### 基于轮轴动应力测试的轮轨力识别与分析
#### 一、引言
随着铁路交通系统的快速发展，尤其是高速列车的普及，轮轨间的相互作用力成为研究的关键点之一。轮轨间的相互作用直接影响列车的安全性和舒适性。本文通过分析300 km/h高速动车组动力车轮轴动应力测试数据，识别出了切向轮轨力和横向轮轨力，并进一步探讨了这些力与车轮蠕滑率以及列车速度之间的关系。
#### 二、研究背景与目的
当前，高速列车运行过程中遇到的主要问题包括：轮轨磨损、牵引制动效率以及稳定性等。这些问题都与轮轨间的相互作用力密切相关。为了更好地理解这些问题并提出解决方案，有必要深入研究轮轨间的相互作用力及其影响因素。
#### 三、轮轴动应力测试基础
本研究以300 km/h高速动车组动力车轮轴的动应力测试为基础，通过数据分析和处理，识别出了轮轨间的切向力和横向力。轮轴动应力测试是通过安装在轮轴上的传感器实时采集列车运行时轮轴承受的动态应力变化情况。
#### 四、轮轨力的识别
1. **数据处理与分析**：
- 收集的数据首先经过预处理，去除噪声干扰。
- 通过信号处理技术提取出有效信息，识别出切向轮轨力（即沿列车行驶方向的作用力）和横向轮轨力（垂直于列车行驶方向的作用力）。
2. **有限元模型分析**：
- 针对轮轴结构的受力特性和应力分布特点，利用ANSYS软件建立轮轴的三维有限元模型。
- 通过模拟不同工况下的轮轨接触，分析车轮作用载荷与应变之间的关系。
- 这有助于更准确地计算切向蠕滑率，即车轮与钢轨之间沿切向方向发生相对滑动的程度。
3. **切向蠕滑率计算**：
- 通过有限元模型分析得到的数据，计算出不同工况下的切向蠕滑率。
- 利用最小二乘法对数据进行拟合，识别出切向轮轨力与切向蠕滑率之间的关系。
- 同时也探讨了切向蠕滑率与列车速度之间的关系。
#### 五、研究结果与讨论
1. **切向轮轨力与切向蠕滑率的关系**：
- 分析结果显示，切向轮轨力与切向蠕滑率之间存在一定的非线性关系。
- 当切向蠕滑率较低时，切向轮轨力随切向蠕滑率的增加而显著增大；当切向蠕滑率达到一定值后，这种增长趋势会趋于平缓。
2. **切向蠕滑率与速度的关系**：
- 切向蠕滑率与列车速度之间同样存在非线性关系。
- 在较低速度范围内，随着速度的增加，切向蠕滑率逐渐减小；达到某个临界速度后，切向蠕滑率的变化趋于稳定。
#### 六、结论
通过对300 km/h高速动车组动力车轮轴动应力测试数据的深入分析，本研究成功识别了切向轮轨力和横向轮轨力，并探讨了这些力与切向蠕滑率、列车速度之间的关系。这些发现对于改善高速列车的运行性能、提高轮轨系统的可靠性和延长使用寿命具有重要意义。未来的研究可以进一步探索更多影响因素，以实现更加精准的轮轨力预测和控制。
