[發(fā)明專利]鋼軌小半徑曲線內(nèi)軌的波磨波長(zhǎng)和波深的估算方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010207617.6
• 申請(qǐng)日: 2020-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111428406B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏秀琨;尹賢賢;賈利民;胡怡東;呂銳;孟鴻飛;魏德華;楊子明;李賽;翟小婕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué);廣州地鐵集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發(fā)明提供了一種鋼軌小半徑曲線內(nèi)軌的波磨波長(zhǎng)和波深的估算方法。該方法包括：建立軌道小半徑曲線內(nèi)軌波磨的波長(zhǎng)和波深估算模型；基于有限元及動(dòng)力學(xué)仿真確定所述波長(zhǎng)和波深估算模型的參數(shù)；分析小半徑曲線內(nèi)軌波磨波長(zhǎng)和波深發(fā)展特性；基于小半徑曲線鋼軌振動(dòng)頻響特性計(jì)算及車輛通過(guò)激勵(lì)分析和波磨主振頻率分析，提出了軌道結(jié)構(gòu)超諧振動(dòng)導(dǎo)致波磨產(chǎn)生的理論。該發(fā)明能對(duì)曲線內(nèi)軌波磨的產(chǎn)生和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)判，為維修部門提供有針對(duì)性的鋼軌打磨或維保建議，從而降低時(shí)間、經(jīng)濟(jì)成本，提升曲線車輛運(yùn)行的壽命及安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼軌波磨分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼軌小半徑曲線內(nèi)軌的波磨波長(zhǎng)和波深的估算方法。

背景技術(shù)

鋼軌波磨是一種軌頭表面缺陷，是出現(xiàn)于鋼軌表面的一種不平順現(xiàn)象，其外形呈現(xiàn)出類似波浪的形狀，具有很強(qiáng)的周期性。國(guó)內(nèi)外觀測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，地鐵線路上的鋼軌波磨主要出現(xiàn)在小半徑曲線地段，其中內(nèi)側(cè)鋼軌尤為嚴(yán)重。地鐵線路上大量出現(xiàn)的鋼軌波磨會(huì)引起車輛、轉(zhuǎn)向架、輪對(duì)的劇烈振動(dòng)，使輪軌間的相互作用力大大增強(qiáng)，這加速了機(jī)車車輛和軌道各組成部件的損壞。此外，鋼軌波磨導(dǎo)致列車的劇烈震動(dòng)，使乘客舒適性降低的同時(shí)還引發(fā)了惱人的環(huán)境噪聲。線路運(yùn)量增加、運(yùn)行車速提高、列車軸重上升等因素導(dǎo)致小半徑曲線上的鋼軌波磨問(wèn)題日趨嚴(yán)重。鋼軌波磨給地鐵運(yùn)營(yíng)帶來(lái)安全隱患的同時(shí)，也會(huì)增加鋼軌打磨及保養(yǎng)維護(hù)的經(jīng)濟(jì)成本。目前關(guān)于鋼軌波磨的問(wèn)題受到了相關(guān)研究者的密切關(guān)注。

鋼軌波磨會(huì)破壞輪軌幾何輪廓的匹配性能，嚴(yán)重影響行車的安全性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性。為了減緩或抑制地鐵鋼軌波磨的產(chǎn)生及發(fā)展，提高鋼軌服役壽命，各國(guó)軌道交通領(lǐng)域研究人員針對(duì)地鐵鋼軌波磨的產(chǎn)生機(jī)理、鋼軌波磨發(fā)展影響因素及鋼軌波磨預(yù)測(cè)等方面進(jìn)行了大量的研究。掌握地鐵小半徑曲線內(nèi)軌波磨的產(chǎn)生機(jī)理，對(duì)其進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)，能極大地方便運(yùn)營(yíng)及維修部門對(duì)曲線內(nèi)軌的合理使用，減緩或抑制鋼軌波磨的產(chǎn)生及發(fā)展，提升地鐵車輛運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

針對(duì)地鐵鋼軌的波磨產(chǎn)生機(jī)理問(wèn)題，目前有基于輪對(duì)的振動(dòng)模態(tài)分析提出輪對(duì)的振動(dòng)特性影響波磨發(fā)展和最終形成的研究，有輪軌系統(tǒng)自激振動(dòng)導(dǎo)致波磨產(chǎn)生的研究，既有研究表明現(xiàn)有的鋼軌波磨成因理論可用于解釋一些波磨存在的現(xiàn)象，并不能解釋所有的波磨現(xiàn)象且沒(méi)有一個(gè)具有簡(jiǎn)便性和地鐵實(shí)際運(yùn)營(yíng)條件下的可預(yù)測(cè)性的曲線波磨波長(zhǎng)和波深估算模型。

基于小半徑曲線軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)頻率響應(yīng)特性及車輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)理論、輪軌接觸磨耗理論推導(dǎo)得到小半徑曲線內(nèi)軌的波磨波長(zhǎng)估算模型和波深估算模型，借助有限元及動(dòng)力學(xué)仿真模型對(duì)不同半徑的曲線內(nèi)軌波磨波長(zhǎng)和波深進(jìn)行估算，結(jié)合估算結(jié)果的時(shí)頻分析研究小半徑曲線內(nèi)軌波磨的發(fā)展特性，提出小半徑曲線內(nèi)軌波磨產(chǎn)生及發(fā)展機(jī)理。從而為曲線鋼軌的使用和維保策略制定提供參考，該方法具有較高的創(chuàng)新性和實(shí)用性，對(duì)提高經(jīng)濟(jì)效益和保障地鐵車輛的安全可靠運(yùn)行具有重要的意義。

在目前地鐵小半徑曲線上地鐵車輛的運(yùn)營(yíng)中，曲線內(nèi)軌的波磨問(wèn)題較為嚴(yán)重，鋼軌波磨會(huì)引起車輛、轉(zhuǎn)向架和輪對(duì)的劇烈振動(dòng)，從而加速車輛和軌道各部件的損壞，嚴(yán)重影響行車的安全性和平穩(wěn)性。此外，鋼軌波磨導(dǎo)致列車的劇烈振動(dòng)，使乘客舒適性降低的同時(shí)還引發(fā)了惱人的環(huán)境噪聲。因此，為了進(jìn)行有依據(jù)性的鋼軌打磨或維保，以延緩曲線內(nèi)軌波磨的發(fā)展，提高運(yùn)行安全性和可靠性，地鐵運(yùn)營(yíng)公司亟需得到一種有效地小半徑曲線上內(nèi)軌波磨的產(chǎn)生機(jī)理及波長(zhǎng)波深的估算方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種鋼軌小半徑曲線內(nèi)軌的波磨波長(zhǎng)和波深的估算方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。

一種鋼軌小半徑曲線內(nèi)軌的波磨波長(zhǎng)和波深的估算方法，包括：

建立軌道小半徑曲線內(nèi)軌波磨的波長(zhǎng)和波深估算模型；

基于有限元及動(dòng)力學(xué)仿真確定所述波長(zhǎng)和波深估算模型的參數(shù)；