一种个性化铁路钢轨打磨目标廓形设计方法.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CN108589449A(43)申请公布日2018.09.28(21)申请号201810472101.7(22)申请日2018.05.17(71)申请人中铁物轨道科技服务集团有限公司地址100070北京市丰台区西四环南路101号2018A室(72)发明人王军平赵向东李东宇(74)专利代理机构北京永创新实专利事务所11121代理人周长琪(51)Int.Cl.E01B31/17(2006.01)权利要求书2页说明书5页(54)发明名称一种个性化铁路钢轨打磨目标廓形设计方法(57)摘要本发明一种个性化铁路钢轨打磨目标廓形设计方法，步骤为：1、测量不同梯度半径曲线和直线的钢轨廓形；2、采集不同类型车辆对应车轮廓形；3、建立钢轨打磨目标廓形库；4、建立实参数轮轨耦合模型；5、计算不同车辆模型中实测车轮廓形和目标廓形库中钢轨廓形的非动态轮轨接触关系，对于与不同实测车轮廓形匹配时参数超限率高的钢轨廓形进行舍弃；6、将得到的钢轨廓形与不同车轮廓形在通过设定半径时的车辆-轨道耦合动力学性能进行分析仿真，以轮轨接触动力学指标为判断依据，进行筛选；7、基于打磨量最小化的目标廓形比选。本发明方法考虑了实际线路、钢轨、车辆、车轮情况，得到的结果有较好的针对性，可实现钢轨打磨的个性化目标控制。CN108589449ACN108589449A权利要求书1/2页1.本发明一种个性化铁路钢轨打磨目标廓形设计方法，其特征在于：通过下述步骤实现：步骤1：确定需要打磨作业的铁路线路钢轨及线路参数，同时将线路的曲线部分按照半径梯度进行分类整理，测量不同梯度半径曲线和直线部分的钢轨廓形，并确定所采集不同半径梯度曲线和直线钢轨主要病害形式和严重程度；步骤2：从需要打磨作业的区段全部运行车辆中选取占比重最大的n种车辆作为区段日常运行车辆，n〉1；确定日常运行车辆信息，并得到日常运行车辆的数量比；按上述选取的主要运行车辆的数量比，测量主要运行车辆的车轮廓形；步骤3：建立钢轨打磨目标廓形库；步骤4：建立需要打磨区段的主要运行车辆的实参数车辆-轨道耦合动力学模型；步骤5：采用步骤4中建立的实参数轮轨耦合动力学模型，计算不同车辆模型中实测车轮廓形和目标廓形库中钢轨廓形的非动态轮轨接触关系，对于与不同实测车轮廓形匹配时参数超限率超过5％的钢轨廓形进行舍弃，最后以优选的方式保留满足条件的钢轨廓形进行步骤6；当所有钢轨廓形计算结果均不满足5％时，按照优选的方式选择各参数超限率最低的5％钢轨廓形进行步骤6；所述参数为轮轨接触角、轮轨廓形共形接触情况、轮轨等效锥度和轮径差、轮轨接触斑面积和接触应力指数；步骤6：采用步骤4中建立的实参数轮轨耦合动力学模型，对步骤5得到的钢轨廓形与不同车轮廓形在通过设定半径时的车辆-轨道耦合动力学性能进行分析仿真，仿真时以轮轨接触动力学指标为主要评判依据，将各动力学指标与相关设计规范进行比对，去除通过指仿真得到的超出规范要求的钢轨廓形，将剩余钢轨廓形作为确定为最终钢轨打磨目标廓形的备选廓形，并确定备选廓形的各动力学指标优劣的排序；步骤7：基于打磨量最小化的目标廓形比选。通过计算确定步骤1中得到的与步骤6中设定半径一致的钢轨廓形，与步骤6中得到的备选廓形的偏差值，并确定偏差值从小到大的排序；选出备选廓形中动力学排序和偏差值排序之和最小的廓形作为该设定半径曲线的最终的设计结果。2.如权利要求1所述一种个性化铁路钢轨打磨目标廓形设计方法，其特征在于：步骤4中实参数车辆-轨道耦合模型建立的具体方法为：根据步骤1中得到的确定需要打磨作业的铁路线路钢轨及线路参数，进行轨道模型的实参数建模，同时将轨道模型中钢轨廓形依次采用步骤3中得到的钢轨打磨目标廓形库中的钢轨廓形。根据步骤2中得到的主要运行车辆信息，进行车辆模型的实参数建模，同时将车辆模型中车轮廓形设置为步骤2中得到的不同磨耗状态的车轮廓形。3.如权利要求1所述一种个性化铁路钢轨打磨目标廓形设计方法，其特征在于：步骤3中，钢轨打磨目标廓形库建立方法为：以新60轨廓形为基础，将新60轨廓形按横坐标中心线分成内侧和外侧两部分，外侧部分为固定部分，内侧部分为可更改部分；将内侧部分廓形分成R300，R80和R13三个部分，通过改变各部分的圆弧半径和交接位置的方法改变内侧钢轨廓形；将更改半径和交接位置后行形成的所有内侧部分廓形与60轨外侧廓形连接后形成钢轨廓形库。4.如权利要求1所述一种个性化铁路钢轨打磨目标廓形设计方法，其特征在于：改变圆弧半径时，按照R300和R80圆弧半径分别增加或者减少2mm为原则进行，更改R300或R80部分2CN108589449A权利要求书2/2页圆弧半径时，其中未更改的部分与R13部分圆弧半径和三段圆弧的交接位置，按照三段圆弧可