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为了减少线路钢轨的磨损,降低铁路维护和运行成本,摩擦控制技术是重要的手段之一。在摩擦控制技术中,轨顶摩擦控制剂的制备是问题的核心和难点。轨顶摩擦控制的关键是将涂敷于轨顶摩擦控制剂的摩擦系数稳定地控制在0.3~0.45范围内。摩擦系数小于0.3时,容易发生脱轨;而摩擦系数大于0.45时,列车运行时能耗和钢轨的磨耗均将大幅增加。本文针对轨顶摩擦控制剂摩擦系数的稳定性开展研究,建立基于曲线相似性判别的轨顶摩擦控制剂摩擦系数稳定性判别方法,并基于所构建的定量化方法,对轨顶摩擦控制剂的工艺稳定性和配方组分稳定性展开研究。论文主要工作和创新点包括:(1)提出离散曲线连续化方法和基于Hausdorff距离曲线相似性判断的新算法。实测摩擦系数均为离散曲线,其特征点对应的曲率计算误差较大,本文利用基因表达式编程算法对离散曲线进行连续化,优化各相关参数,获得特征点的曲率,采用Hausdorff距离度量基准曲线与待判曲线的距离值,进而通过签名数据进行测试,获得八维特征数据,并用曼哈顿距离加权求和对曲线进行降维,最终获得较低的等误率。构建的新算法为定量化研究轨顶摩擦控制剂的稳定性奠定了基础。(2)针对轨顶摩擦控制,设计满足需要的配方,通过试验获得摩擦系数与时间之间的关系。本文根据轨顶摩擦材料性能控制策略、控制剂设计原理、组分配方比例,从定性的角度分析摩擦控制剂的工艺与组分配方的稳定性,对摩擦系数测试的实验结果进行评价。通过测试摩擦控制剂的工艺与组分配方的稳定性,构建有基准曲线对比的实验曲线的稳定性判别与无基准曲线对比的实验曲线的稳定性判别方法,提出一种基于曲线相似性的轨顶摩擦控制剂的摩擦系数稳定性判别方法。(3)针对有基准曲线对比的实验曲线,使用特征点曲率的Hausdorff距离度量方法来分析。实验结果表明:不同的操作环境,如温度、压强的变化对制样的摩擦控制剂的稳定性影响不明显,表明工艺具有较强的稳定性;配方比例的微小差异对摩擦控制剂的稳定性影响较小,表明配方也具有较强的稳定性。针对无基准曲线对比的实验曲线,通过GEP对实验离散数据连续化后,使用面积区域方法进行度量。实验结果表明:工艺实验曲线与配方实验曲线的适应度函数值均处于较低水平。由于定性的稳定性评价结果与定量的实验结果一致,现场测试结果也表明,曲线相似性判别方法适合轨顶摩擦控制剂的稳定性评估。本文尝试用数学思想寻找使得产品安全运行最佳设计方案,围绕一种基于Hausdorff距离的离散空间曲线相似性判别算法,引入GEP将离散数据进行连续化,研究轨顶摩擦控制剂的摩擦系数稳定性问题,较好地解决轨顶摩擦控制的问题。