[發明專利]一種鐵路鋼軌局部不平順評價方法

在審

• 申請號: 202211714795.3
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN116011138A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 龔繼軍;王攀杰;李昊安;鐘浩;崔容義;蔣俊;王軍平
• 申請（專利權）人: 中鐵物總運維科技有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06T17/20;G06F111/10;G06F119/14
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

本發明公開一種鐵路鋼軌局部不平順評價方法，考慮了3m范圍內鋼軌不平順特征，分析了不同波長、波深的偏差限制,進行鋼軌局部不平順評價。在鋼軌局部不平順評價前，通過對考慮了3m范圍內鋼軌不平順進行動態測量，通過建立三維瞬態高速輪軌滾動接觸有限元模型，充分考慮了3m范圍內不同波長、波深對于輪軌動態作用力的影響，得出鋼軌軌面不平順的粗造度限值，對測量的局部不平順結果進行評價。本發明方法考慮了符合實際情況的動車組運行速度、輪軌動力響應，得到的局部不平順評價方法可以有效指導現場評估鋼軌局部不平順狀態，為打磨整治提供參考。

技術領域

本發明屬于鐵路線路工程技術領域，是一種鐵路鋼軌局部不平順評價方法。

背景技術

鋼軌局部不平順是指焊接接頭等短波不平順，引起輪軌之間產生強烈的振動，這種振動，一般振幅小、加速度大，振動波形在短時間內呈現瞬態變化。相關研究表明鋼軌表面0.2mm的焊縫不平順在300km/h的動車組運行通過時引起巨大的輪軌作用力，瞬時輪軌高頻沖擊作用力會達到近1000kN，可引發輪軌產生疲勞傷損，嚴重破壞軌道的整體平順性，使路基產生不均勻沉降，近而誘導鋼軌產生長波不平順，嚴重影響鐵路運輸的安全性和舒適性。

在國外，Jenkins在1974年就開始進行軌面不平順試驗，試驗結果發現車輪通過鋼軌軌面不平順部位時，垂向接觸力會出現兩個峰值，定義為P1與P2力，其中P1為高頻沖擊力，直接由輪軌力為高頻沖擊力，直接由輪軌系統承受，高頻的沖擊力會引起鋼軌傷損承受；P2力是整個車輛—軌道系統受到激擾后出現的低頻輪軌力，頻率在50—100Hz之間。

近年來國內也有諸多學者對鋼軌焊縫接頭附近軌面不平順展開了一系列的研究。針對鋼軌焊接頭的軌面不平順，蔡志鵬等采用實驗分析了不同工況下鋼軌焊接頭殘余應力的變化，對影響鋼軌焊接頭平直度的原因進行了詳細分析。翟婉明教授提出的車輛—軌道耦合動力學理論廣泛應用于鋼軌軌面不平順相關研究之中。高建敏基于車輛—軌道耦合動力學理論采用TTISIM仿真軟件分析了在高速鐵路工況下鋼軌焊縫不平順相關參數對輪動力響應的影規律，并提出了高速鐵路鋼軌焊縫不平順平直度的安全限值。京包客專張家口至懷安段開通以后動檢車出現100m周期性高低不平順，經現場復核高低位于焊縫包括廠焊和現場焊大里程1.8至2.8m之間，軌面低塌且光帶較正常位置寬8—15mm，影響長度約300至600mm，導致軌枕空吊、TQI大幅上升，并于2020年2月4日在下行K217+854附近出現動檢IV級偏差，嚴重影響了旅客的乘坐質量，通過打磨整治后，區間內I級以上超限全部消除，I級超限個數維持級超限個數維持在1處以下，設備質量明顯改善。維修天窗和成本大幅下降，養護工作由被動變主動。

目前國內外眾多學者對于鋼軌軌面不平順的研究主要集中在鋼軌焊接頭的研究，大多是針對焊縫接頭1m范圍內進行研究(京包客專為距離焊縫接頭1.8至2.8m的1m范圍)，對于焊縫接頭兩端各1.5m范圍內的軌面不平順相關限值并未有過多的研究。目前，暫無高速鐵路鋼軌局部不平順的評價方法。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種鐵路鋼軌局部不平順評價方法，能夠解決現有的鋼軌軌面局部不平順相關限值，并且同時還解決了評判局部不平順是否需要打磨整治的問題。

一種鐵路鋼軌局部不平順評價方法，具體步驟如下：

步驟1：確定高速鐵路局部不平順區段的車輛基本信息、鋼軌型號、鋼軌表面狀態、光帶是否發生異常。

步驟2：對高速鐵路局部不平順區段的車輪踏面廓形進行采集，并采集局部不平順區段的鋼軌廓形。

步驟3：采集3m范圍的局部不平順區段鋼軌平直度數據。

步驟4：對步驟1、2、3中采集數據進行處理，根據采集到的數據建立考慮輪軌的真實幾何形狀與材料的非線性行為三維瞬態高速輪軌滾動接觸有限元模型。