[发明专利]车轮踏面凹形磨耗阈值确定方法和确定装置

说明书

本发明实施例提供一种车轮踏面凹形磨耗阈值确定方法和确定装置，属于轨道交通技术领域。车轮踏面凹形磨耗阈值确定方法包括：获取车轮的基准滚动圆的实际半径函数和车轮踏面凹磨曲线；根据基准滚动圆的实际半径函数和车轮踏面凹磨曲线建立车轮的算术半径模型；根据车轮的算术半径模型建立车辆‑轨道耦合模型；根据车辆‑轨道耦合模型确定车辆的动力学性能参数值；将车辆的动力学性能参数值与标准参数值进行比较；并在车辆的动力学性能参数值与标准参数值相等时，确定基准滚动圆的最大半径磨耗量与踏面的最大凹磨量之和为车轮踏面凹形磨耗阈值。上述方法确定的车轮踏面凹磨阈值更接近实际情况，能为铁道测量检修标准提供合理的理论依据和实施指导。

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体地涉及一种车轮踏面凹形磨耗阈值确定方法和确定装置。

背景技术

基于现代铁路列车的发展高速化与货运重载化趋势，铁路运输的安全性问题更加突出，车辆运行部门也提出了更高的要求。稳定性和安全性是列车运行最基本的动力学性能要求，其核心和根本在于轮轨关系，而车轮磨耗是列车运行过程中不可避免的现象。由于我国的铁路曲线数量少、曲线半径大且线路平顺性好，因此车轮踏面凹形磨耗往往是车轮磨耗的主要形式，且同时会伴随一定的轮缘磨耗。

在不采取任何措施的情况下，列车在运行过程中，车轮会逐渐被磨耗成一个下凹踏面的外形，车轮的踏面中部位置会在磨耗过程中逐渐低于端部，改变了车轮型面外形和尺寸，直接恶化了轮轨接触状态和相互作用。车轮踏面下凹的车轮极大削弱了转向架的曲线通过能力，影响车辆运行的稳定性和安全性，加快对轨枕的损坏和线路恶化情况。

目前，针对车轮踏面的凹形磨耗，国内外采用的措施是对车轮进行镟修，在现代列车的发展趋势下，车轮的频繁镟修成本在日益增加，逐渐成为制约高速铁路发展的重要问题。

因此，为了更加有效的提高车轮实用寿命，确定车辆车轮踏面凹形磨耗安全阈值是非常必要的。传统的研究方式是采用基于动力学仿真或线路追踪持续测量研究车轮磨耗规律，而传统的动力学仿真又仅将轨道结构视为刚体，且采用的是距离车轮内侧面70mm处的磨耗值作为整个车轮的磨耗值，这样的仿真方结果与实际结果的差距较大，线路追踪持续测量方法又缺乏车轮踏面磨耗对轮轨接触关系影响的动力学关系的支持。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种车轮踏面凹形磨耗阈值确定方法和确定装置，用于解决上述技术问题中的一者或多者。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种车轮踏面凹形磨耗阈值确定方法，所述方法包括：获取所述车轮的基准滚动圆的实际半径函数和所述车轮踏面凹磨曲线；根据所述基准滚动圆的实际半径函数和所述车轮踏面凹磨曲线建立所述车轮的算术半径模型；根据所述车轮的算术半径模型建立车辆-轨道耦合模型；根据所述车辆-轨道耦合模型确定所述车辆的动力学性能参数值；将所述车辆的动力学性能参数值与标准参数值进行比较；以及在所述车辆的动力学性能参数值与所述标准参数值相等时，确定所述基准滚动圆的最大半径磨耗量与所述踏面的最大凹磨量之和为所述车轮踏面凹形磨耗阈值。

可选的，通过以下方法获取所述基准滚动圆的实际半径函数：获取所述车轮的基准滚动圆的标准半径和所述基准滚动圆的磨耗函数；将所述基准滚动圆的标准半径与所述磨耗函数之差作为所述基准滚动圆的实际半径函数。

可选的，通过以下公式确定所述基准滚动圆的磨耗函数R'(θ)：其中，N表示基准滚动圆的圆周个数，θ_N表示基准滚动圆的第N个圆周相对于参考角度的相对角度，R'(θ_N)表示基准滚动圆的第N个圆周处的磨耗量，M表示谐波的阶数且

可选的，所述获取所述车轮踏面凹磨曲线包括：获取所述车轮的踏面廓形数据；以及对所述车轮的踏面廓形数据进行拟合，以得到所述车轮踏面凹磨曲线。