[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

本發明涉及一種60kg/m鋼軌廓形改進方法，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。

技術領域

本發明涉及軌道交通領域，具體涉及一種鋼軌廓形改進方法。

背景技術

60kg/m鋼軌是目前中國鐵路使用最普遍的一種鋼軌，而在普速鐵路尤其是重載鐵路運營過程中，鋼軌傷損問題較為普遍，這與輪軌接觸關系及動力相互作用直接相關。而車輪與鋼軌廓形對于輪軌接觸關系具有直接影響，良好的輪軌型面匹配關系可有效地改善輪軌動力相互作用，進而減緩鋼軌傷損的出現和發展。

輪軌型面的優化設計一直是鐵路研究領域的熱點問題，針對此問題已開展了大量的研究工作。然而，目前大部分工作集中于車輪踏面的改進，對于鋼軌廓形的優化研究較少，大家通常認為在既有鐵路線路上更換鋼軌存在較大難度。而實際上，隨著打磨技術及工藝的不斷提高，逐漸可實現通過打磨來精確修改鋼軌的廓形，因此鋼軌廓形的科學優化可通過打磨在既有線路上實現。另外，世界多個國家也不斷有新建鐵路規劃，對于新建線路，直接采用改進的鋼軌廓形對于線路設施長期服役具有重要意義。

現需一種鋼軌廓形可以改善與LM車輪踏面(普速及重載鐵路上普遍使用)的匹配關系，改善鋼軌使用狀態、提高服役壽命。

發明內容

本發明為了解決現有技術中需要改善與LM車輪踏面(普速及重載鐵路上普遍使用)的匹配關系，改善鋼軌使用狀態、提高服役壽命的問題，提供了一種60kg/m鋼軌廓形改進方法，通過數值優化算法提供一種60kg/m鋼軌的優化廓形，將60kg/m鋼軌廓形進行參數化處理，以各種可能的輪對橫移條件下輪軌接觸點附近的輪軌廓形共形度最高為原則設計目標函數，將鋼軌廓形優化轉變為一個單目標、多變量、多約束非線性數學優化問題的方法，解決了上述問題。

本發明提供一種60kg/m鋼軌廓形改進方法，包括以下步驟：

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

S2、通過各點的豎向坐標y坐標變化量Δy_n獲得接觸點間隙值，通過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廓形優化模型進行求解，得到各Δy_n；

S4、根據得到的Δy_n調整改進60kg/m鋼軌廓形。

選擇60kg/m鋼軌可能與車輪接觸的范圍作為優化區域，離散化為一系列可上下移動的點，通過點的上下移動來調整鋼軌廓形。取優化區域各點的y坐標變化量Δy₁,Δy₂,Δy₃,...Δy_n為獨立變量，給定一組Δy₁,Δy₂,Δy₃,...Δy_n時，可唯一確定出新的鋼軌廓形。