唐彦玲，吴磊*,，董勇，陈帅，王衡禹

重载铁路曲线钢轨廓形多目标优化设计

唐彦玲1，吴磊*,1，董勇1，陈帅2，王衡禹3

（1.西南交通大学 机械工程学院，四川 成都 610031；2.西南交通大学 土木工程学院，四川 成都 610031；3.西南交通大学 牵引动力国家重点实验室，四川 成都 610031）

针对重载铁路曲线轨道钢轨磨耗和压溃问题，建立了一种基于遗传算法和层次分析法的钢轨廓形多目标优化设计方法。在设计方法中，将实测重载曲线廓形作为遗传优化初始种群，利用改进的NURBS曲线参数化钢轨廓形，用C80货车车辆－轨道动力学模型仿真的磨耗指数、接触应力、脱轨系数、轮重减载率和平稳性指标作为优化目标，运用层次分析法确立各指标权重，通过遗传迭代求解出最佳曲线非对称钢轨廓形。轮轨接触分析表明，该钢轨廓形在降低轮轨磨耗和降低轮轨接触应力方面都非常有效。

重载铁路；非对称钢轨廓形；遗传算法；层次分析法；车辆动力学

由于重载线路货运量大，小半径曲线多，并受轨道、车辆和地理环境等因素影响，重载铁路曲线钢轨易产生严重侧磨、压溃肥边、疲劳裂纹、踏面剥离掉块等诸多病害。通过轮轨型面优化来改善轮轨接触关系已成为降低轮轨磨耗、缓解疲劳损伤的重要手段[1-2]。

国内外众多学者致力于铁路轮轨型面优化设计研究。Heller等[3]提出了一种基于高斯迭代的车轮踏面求解方法，他们是较早运用了基于车辆动力学的多目标型面优化方法，但由于多个设计目标相互独立，容易导致各目标间无法相互兼顾。……