通过对重庆跨座式单轨3号线实际运营调研发现,跨座式单轨车辆行驶约7万公里后走行轮轮胎会出现严重偏磨损现象。由于轮胎的磨损造成轮胎与轨道梁接触面间的附着能力急剧下降,严重时影响车辆驱动效率,使能耗增大,同时造成制动效能低的不利影响,这在一定程度上降低了车辆运行安全稳定性和系统运行节能性。为解决这个问题,本论文参考铁道车辆踏面外形优化及借鉴汽车车轮定位的思想,提出“理想走行曲面”构形的概念,拟通过轨梁道面形态的调整,来平衡附加侧向力,实现轮轨协调,降低偏磨。利用BP神经网络和遗传算法在基于减小走行轮偏磨的前提下构建过弯曲线段轨道梁“理想走行面”,采用二次样条插值法拟合轨道梁横截面曲线函数,使理想走行曲面有形化,并在该曲面下进行单轨车辆动力学性能分析,为PC轨道梁面创新设计提供理论依据。本论文开展了如下几个方面的研究工作:(1)分析造成单轨车辆走行轮轮胎偏磨的轮轨作用力,发现侧偏角与侧倾角的联合作用是引起轮胎偏磨的主要不利因素,降低走行轮偏磨的有效途径是减小侧偏力。依据多体动力学相关理论,在MD ADAMS软件中创建单节单轨车辆“曲面轨道梁—轮胎—车辆”仿真模型。(2)釆用构建BP神经网络与遗传算法相结合的方法,研究与调整能够实现轮轨协调的轨道梁理想走行曲面形状,通过二次样条插值拟合得到“理想走行曲面”横截面凹型曲线方程,实现降低走行轮轮胎偏磨的目标。(3)为了PC轨道梁制造加工的可实施性,达到工业化实现目的,将理想走行曲面轨道梁横截面曲线分别拟合为凹型椭圆曲线、圆曲线以及三角函数曲线;从轮轨作用力角度,分析三种不同走行曲面下轮胎的偏磨程度,通过对比轮胎综合偏磨评价因子指标得到横截面为圆曲线的曲面轨道梁能很大程度上减小走行轮轮胎侧偏力。(4)在良好的轮轨接触关系条件下,单轨车辆动力学性能是列车安全正常行驶的关键性保证。对构建的理想走行曲面下的单轨车辆动力学模型进行一系列的仿真分析计算,主要考察评价轮轨接触力、车辆运行安全性、通过曲线时的舒适性以及曲线通过性能指标。