一种基于区间分割的钢轨打磨廓形快速预测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111764208A(43)申请公布日2020.10.13(21)申请号202010622596.4(22)申请日2020.06.30(71)申请人西京学院地址710123陕西省西安市长安区西京路1号(72)发明人解欢陈祥王引卫蔡振宇曾威(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人杨晔(51)Int.Cl.E01B31/17(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称一种基于区间分割的钢轨打磨廓形快速预测方法(57)摘要一种基于区间分割的钢轨打磨廓形快速预测方法，包括以下步骤：步骤一，建立单个砂轮打磨量与打磨参数之间的量化关系模型；步骤二，根据在役钢轨断面廓形曲线的几何特征和打磨列车的打磨范围，采用区间分割方法对之进行划分，得到具有不同曲率的钢轨廓形区间段；步骤三，采用打磨试验方法计算不同区间的基准打磨面积；步骤四，结合计算得到的基准打磨面积，得到各个分割区间钢轨的真实打磨面积，反求计算砂轮端面与钢轨廓形曲线的截切点，最后基于钢轨打磨顺序成形机理，预测最终得到的钢轨打磨廓形；本发明具有计算效率高、预测结果准确的特点，解决了传统钢轨打磨廓形预测方法不能在有限的“天窗时间”内快速完成廓形预测的问题。CN111764208ACN111764208A权利要求书1/3页1.一种基于区间分割的钢轨打磨廓形快速预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：建立单个砂轮打磨量与打磨参数之间的量化关系模型；步骤二：根据在役钢轨断面廓形曲线的几何特征和打磨列车的打磨范围，采用区间分割方法对之进行划分，得到具有不同曲率的钢轨廓形区间段；步骤三：采用打磨试验方法计算不同区间的基准打磨面积；步骤四：结合计算得到的基准打磨面积，得到各个分割区间钢轨的真实打磨面积，反求计算砂轮端面与钢轨廓形曲线的截切点，最后基于钢轨打磨顺序成形机理预测最终得到的钢轨打磨廓形。2.根据权利要求1所述的一种基于区间分割的钢轨打磨廓形快速预测方法，其特征在于，所述的步骤一包括如下具体步骤：步骤1.1：钢轨打磨过程实际上是金属去除的过程，基于钢轨打磨微观机理，金属去除体积与打磨速度v和打磨功率P之间的关系采用式(1)进行描述：其中，u为比能，Q为打磨能耗，Vg为去除金属体积，d为打磨砂轮直径，Vl为打磨砂轮线速度，P为打磨功率，v为打磨列车运行速度，K为系数，与打磨砂轮类型、钢轨材料、打磨环境相关；步骤1.2：当v和P为常数，且打磨时间足够短时，将打磨砂轮打磨面积视作为一个常数，即，可以使用去除材料的横截面积S表达打磨量Vg，因此，打磨量使用公式(2)进行计算：Vg＝S·v·t(2)整个打磨过程中对应的能耗Q采用公式(3)进行计算：Q＝P·t(3)根据式(1)～(3),比能u可以采用公式(4)进行表示：则，打磨量Vg和打磨参数之间的量化关系转变成为打磨面积S与打磨参数之间的关系；步骤1.3：Vl与砂轮直径d、转速n之间的关系可以采用式(5)进行计算：Vl＝π·d·n(5)综合式(1),(4)和(5)，打磨面积S可通过式(6)计算：其中，且当砂轮转速n、偏转角度α、砂轮类型、钢轨材料和打磨施工环境确定后，K0为一个常数；2CN111764208A权利要求书2/3页步骤1.4：为确定系数K0，引入基准打磨面积的概念，即基于某打磨功率P0、打磨速度v0进行打磨试验，通常为常用打磨功率和打磨速度，并使用钢轨轮廓测量仪测量打磨前后钢轨廓形曲线，计算得到打磨前后廓形的面积差S0；在此基础上，系数K0采用公式(7)进行计算：步骤1.5：则任意打磨参数下单砂轮的打磨面积通过式(8)进行计算：分析公式(8)可知，打磨面积S只与基准打磨面积S0、砂轮偏转角度α、打磨功率P和列车运行速度v相关，将这些参数确定后，就能够得到任意打磨模式下的打磨面积S，即建立了单砂轮打磨量与打磨参数间的量化关系。3.根据权利要求1所述的一种基于区间分割的钢轨打磨廓形快速预测方法，其特征在于，所述的步骤二包括如下具体步骤：步骤2.1：考虑钢轨打磨砂轮的磨削能力与磨削位置有关，以钢轨标准廓形曲线的曲率为依据，忽略具有相同曲率的廓形曲线的磨损差异，将具有相同曲率的钢轨曲线作为同一区间段，对钢轨廓形曲线进行分割，得到具有不同曲率区间的待打磨钢轨廓形曲线；步骤2.2：由于钢轨打磨列车的实际打磨区间通常小于钢轨廓形区间，为准确确定待打磨钢轨廓形曲线，利用钢轨轨腰或轨底信息将打磨列车的实际打磨区间与步骤2.1确定的待打磨钢轨廓形曲线对齐，确定实际打磨区间的左右边界，最终得到准确的钢轨打磨曲线。4.根据权利要求1所述的一种基于区间分割的钢轨打磨廓形快速预测方法，其特征在于，所述的步骤三包括如下具体步骤：步骤3.1：在一段待