[發明專利]一種60kg/m鋼軌廓形改進方法

在審

• 申請號: 202011277953.4
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112507478A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 王璞;王樹國;李偉;肖俊恒;葛晶;王猛;司道林;錢坤;楊東升;趙振華;徐旸;趙磊
• 申請（專利權）人: 中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所;中國鐵道科學研究院集團有限公司;中國國家鐵路集團有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F111/04;G06F111/10
• 代理公司: 北京巨弘知識產權代理事務所(普通合伙) 11673
• 代理人: 王輝

1.一種60kg/m鋼軌廓形改進方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、選擇60kg/m鋼軌廓形上與車輪接觸區域，將所述接觸區域在縱向截面上離散化為n個可豎向移動的點，設各所述點豎向坐標y坐標為y_n，各所述點的豎向坐標y坐標變化量為Δy_n；

S2、通過各所述點的豎向坐標y坐標變化量Δy_n獲得接觸點間隙值，通過所述接觸點間隙值獲得目標函數接觸點輪軌間隙變化曲線的面積，并施加以下約束條件：各自變量設置有限變化區間、優化后鋼軌廓形基本特征保持不變；

S3、采用序列二次規劃法對所述廓形優化模型進行求解，得到各所述Δy_n；

S4、根據得到的所述Δy_n調整改進60kg/m鋼軌廓形。

2.根據權利要求1所述的一種60kg/m鋼軌廓形改進方法，其特征在于：所述步驟S2具體為：

S2、通過各所述點的豎向坐標y坐標變化量Δy_n獲得接觸點間隙值，并代入廓形優化模型，所述廓形優化模型如下：

其中S_D為接觸點輪軌間隙變化曲線的面積，Z_i為第i個約束方程。

3.根據權利要求2所述的一種60kg/m鋼軌廓形改進方法，其特征在于：所述步驟S2具體包括：

S21、根據實際列車運行的輪對相對于鋼軌會發生橫向移動量確定輪軌接觸點的位置；

S22、根據精度需求在所述輪軌接觸點兩側選取接觸點周圍區域范圍[r₁，r₂]，其中所述r₁為所述輪軌接觸點一側區間橫向長度，所述r₂為所述輪軌接觸點一側區間橫向長度；

S23、將所述接觸點周圍區域范圍分為均勻的m-1段，得到對應的m個端點；

S24、對于不同的輪對橫移量計算得到不同的接觸點輪軌間隙，計算公式如下：

其中D為接觸點輪軌間隙，d_i為各點位置輪軌廓形垂向距離；

S25、通過不同的接觸點輪軌間隙構成接觸點輪軌間隙變化曲線；

S26、確定鋼軌廓形，得到目標函數接觸點輪軌間隙變化曲線的面積，公式如下：

S_D＝f(Δy₁,Δy₂,Δy₃,...,Δy_n)，并取最小值為最優解；

S27、對步驟S26結果施加約束條件，約束條件如下：

Z_i(Δy₁，Δy₂，...，Δy_n)≤0 i＝1，2，...，k。

4.根據權利要求1所述的一種60kg/m鋼軌廓形改進方法，其特征在于：所述改進60kg/m鋼軌廓形包括基礎廓形(1)和控制廓形(2)，所述基礎廓形(1)與所述控制廓形(2)相切且相連，所述基礎廓形(1)為四段彼此相連并相切的圓弧組成的弧曲部，所述控制廓形(2)包括若干控制點(21)和控制廓線(22)，所述控制點(21)等距設置于所述控制廓線(22)上。

5.根據權利要求4所述的一種60kg/m鋼軌優化廓形，其特征在于：所述基礎廓形(1)包括中間弧度部(11)、第一弧度部(12)和第二弧度部(13)，所述中間弧度部(11)、所述第一弧度部(12)和所述第二弧度部(13)依次連接，所述中間弧度部(11)圓心設置于鋼軌廓形中線位置，所述中部弧度部圓弧半徑為300mm，所述第一弧度部(12)與所述中間弧度部(11)相切且相連，所述第一弧度部(12)圓弧半徑為80mm，所述第二弧度部(13)與所述第一弧度部(12)相切且相連，所述第二弧度部(13)圓弧半徑為13mm。

6.根據權利要求4所述的一種60kg/m鋼軌優化廓形，其特征在于：所述控制點(21)包括第一控制點(211)、第二控制點(212)、第三控制點(213)、第四控制點(214)、第五控制點(215)、第六控制點(216)、第七控制點(217)、第八控制點(218)、第九控制點(219)、第十控制點(2110)、第十一控制點(2111)、第十二控制點(2112)、第十三控制點(2113)、第十四控制點(2114)、第十五控制點(2115)和第十六控制點(2116)，所述第一控制點(211)設置于鋼軌廓形中線內側20mm位置且高度等于所述基礎廓形(1)對應位置，所述第二控制點(212)設置于所述鋼軌廓形中線內側5mm位置且高度高于所述基礎廓形(1)對應位置0.15mm，所述第三控制點(213)設置于所述鋼軌中線且高度高于所述基礎廓形(1)對應位置0.1172mm，所述第四控制點(214)設置于所述鋼軌中線外側5mm位置且高度高于所述基礎廓形(1)對應位置0.0659mm，所述第五控制點(215)設置于所述鋼軌中線外側10mm位置且高度低于所述基礎廓形(1)對應位置0.0095mm，所述第六控制點(216)設置于所述鋼軌中線外側13mm位置且高度低于所述基礎廓形(1)對應位置0.0290mm，所述第七控制點(217)設置于所述鋼軌中線外側16mm位置且高度低于所述基礎廓形(1)對應位置0.0296mm，所述第八控制點(218)設置于所述鋼軌中線外側19mm位置且高度低于所述基礎廓形(1)對應位置0.0366mm，所述第九控制點(219)設置于所述鋼軌中線外側22mm位置且高度低于所述基礎廓形(1)對應位置0.0414mm，所述第十控制點(2110)設置于所述鋼軌中線外側24mm位置且高度低于所述基礎廓形(1)對應位置0.0529mm、所述第十一控制點(2111)設置于所述鋼軌中線外側26mm位置且高度低于所述基礎廓形(1)對應位置0.0538mm、所述第十二控制點(2112)設置于所述鋼軌中線外側28mm位置且高度低于所述基礎廓形(1)對應位置0.0538mm、所述第十三控制點(2113)設置于所述鋼軌中線外側30mm位置且高度低于所述基礎廓形(1)對應位置0.0572mm、所述第十四控制點(2114)設置于所述鋼軌中線外側32mm位置且高度低于所述基礎廓形(1)對應位置0.0573mm、所述第十五控制點(2115)設置于所述鋼軌中線外側34mm位置且高度低于所述基礎廓形(1)對應位置0.0575mm，所述第十六控制點(2116)設置于所述鋼軌中線外側35mm位置且高度等于所述基礎廓形(1)對應位置。