[發(fā)明專利]一種減少鋼軌波浪磨耗的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710592320.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-19
• 公開（公告）號(hào): CN107761480A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王安斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 洛陽(yáng)雙瑞橡塑科技有限公司
• 主分類號(hào): E01B5/00
• 分類號(hào): E01B5/00;B61K9/08;G06F17/50
• 代理公司: 北京市中聯(lián)創(chuàng)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11364
• 代理人: 劉亞竹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵路軌道保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種減少鋼軌波浪磨耗的方法。

背景技術(shù)

城市軌道交通引發(fā)的鋼軌異常波浪形磨耗不僅直接產(chǎn)生軌道及環(huán)境劇烈振動(dòng)和噪聲環(huán)保問(wèn)題，而且惡化輪軌動(dòng)態(tài)穩(wěn)定導(dǎo)致零部件失效危及行車安全，也大大地降低了鋼軌及車輪等使用壽命及增加了日常的維修工作量，同時(shí)也直接影響軌道交通運(yùn)輸效率。

鋼軌波浪磨耗形成和發(fā)展機(jī)理十分復(fù)雜，自上個(gè)世紀(jì)70年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外大量的學(xué)者及研究者長(zhǎng)期從事這方面的研究，尋求波浪磨耗產(chǎn)生機(jī)理和發(fā)展的規(guī)律及防治措施，進(jìn)行了大量的理論研究及實(shí)驗(yàn)研究，但因車輛及軌道相互作用影響因素繁多，車輛車輪及轉(zhuǎn)向架系統(tǒng)和軌道系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性、輪軌材料特性及滾動(dòng)接觸條件，車輛運(yùn)行特征激勵(lì)及輪軌表面初始不平順粗糙度等的復(fù)雜性，使得鋼軌波浪磨耗的產(chǎn)生和發(fā)展原因及控制研究變的非常困難，人們對(duì)其產(chǎn)生的原因及控制手段仍然沒(méi)能完全給出一致的解釋和有效的解決辦法。

由于軌道系統(tǒng)的規(guī)則的不連續(xù)支承及車輛運(yùn)行固定的運(yùn)行速度,系統(tǒng)本身的固有特性是條件鋼軌波浪磨耗的產(chǎn)生和發(fā)展原因之一，尋找輪軌系統(tǒng)相互作用及響應(yīng)等固有特性是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。

有鑒于此，提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種減少鋼軌波浪磨耗的方法，以解決上述問(wèn)題。

本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)輪軌柔度差變和鋼軌不連續(xù)支承及軌道支承剛度變化是短波長(zhǎng)鋼軌波浪磨耗形成的主要原因之一。這種輪軌柔度差機(jī)理在垂直方向(如圖1所示)表現(xiàn)為“波動(dòng)接觸”，由于車輪沿鋼軌滾動(dòng)時(shí)作用點(diǎn)的位置不同及輪軌柔度差的存在，輪軌之間的相互作用及接觸產(chǎn)生一個(gè)非穩(wěn)態(tài)動(dòng)態(tài)作用力，在非穩(wěn)態(tài)動(dòng)態(tài)垂向輪軌相互作用力的激勵(lì)下，也包含輪軌各自粗糙度等不平順激勵(lì)，在大于一定的某頻率時(shí)(例如p-p頻率)，在垂直方向鋼軌的振動(dòng)位移大于車輪的振動(dòng)位移，從而使鋼軌和車輪之間產(chǎn)生“接觸-分離-碰撞-接觸”的非穩(wěn)態(tài)滾動(dòng)。如果在某頻率的相互差別很大及在固定的運(yùn)行車速和軌道條件下，這種“接觸-分離-碰撞-接觸”使輪軌相互作用力形成周期性波動(dòng)，使車輪沿鋼軌滾動(dòng)方向在輪軌表面形成波長(zhǎng)固定的變化痕跡；這種輪軌柔度差機(jī)理在橫向(如圖2所示)表現(xiàn)為“波動(dòng)滑動(dòng)”，當(dāng)車輪沿鋼軌滾動(dòng)時(shí)，車輪和鋼軌接觸表面除了沿軌道縱向滾動(dòng)及縱向滑動(dòng)外,由于輪軌接觸踏面的斜度設(shè)計(jì)，輪軌接觸面之間的橫向滑動(dòng)不可避免，另外橫向輪軌各自動(dòng)態(tài)柔度同樣存在柔度差，特別在p-p頻率段及沿鋼軌縱向的柔度變化(如圖4所示)，在橫向周期性相對(duì)振動(dòng)位移差導(dǎo)致輪軌接觸面相互滑動(dòng)摩擦磨損，當(dāng)車速固定時(shí)，這種鋼軌橫向振動(dòng)及垂向分量導(dǎo)致的接觸力波動(dòng)及橫向交變滑動(dòng)，由于車輪柔度、鋼軌柔度及兩者的差和柔度差沿縱向的變化，同時(shí)輪軌接觸力沿鋼軌縱向的變化，使鋼軌表面磨損大小將沿鋼軌縱向呈現(xiàn)駐波型磨痕，如圖3所示車輪柔度，鋼軌柔度及其兩者差別在半個(gè)支承間距的幅值變化，實(shí)際中由于輪軌之間的赫茲接觸面呈橢圓形及車輛運(yùn)行踏面帶寬，橫向振動(dòng)滑動(dòng)磨損呈現(xiàn)一定寬度的寬帶狀。

本發(fā)明同時(shí)研究比較了彎道線路不同軌道支承系統(tǒng)在車輛運(yùn)行條件下鋼軌橫向動(dòng)態(tài)位移、振動(dòng)水平及鋼軌表面粗糙度的變化，對(duì)兩種不同軌道支承系統(tǒng)的鋼軌波浪磨耗進(jìn)行長(zhǎng)周期的測(cè)試跟蹤，充分了解鋼軌波浪磨耗與軌道支承剛度特別是橫向剛度的關(guān)系。通過(guò)對(duì)兩種等效垂向隔振效果但不同橫向剛度的中等減振扣件系統(tǒng)克隆蛋軌道減振器和雙層非線性減振扣件安裝在同一曲線半徑350米的線路在線試驗(yàn)，對(duì)不同時(shí)間間隔軌道線路上鋼軌粗糙度的發(fā)展在進(jìn)行分析比較，實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明降低輪軌橫向柔度差變及控制鋼軌橫向振動(dòng)尤其在曲線地段是有效抑制減振軌道系統(tǒng)鋼軌波浪磨耗的形成與發(fā)展的關(guān)鍵措施之一。