[发明专利]地铁小半径曲线外轨侧磨预测方法

说明书

本发明提供了一种地铁小半径曲线外轨侧磨预测方法，用以解决现有技术中地铁在小半径曲线段运行安全保障问题。所述预测方法建立小半径曲线外轨侧磨计算简化模型基础上，分析外轨磨耗的关键致因因素，再根据关键磨耗因素及计算简化模型，获得磨耗规律，预测外轨寿命。本发明不仅能对曲线外轨的磨耗寿命进行预判并以此提出最佳维保周期，为维修部门提供有针对性的钢轨打磨或更换建议，从而降低时间、经济成本，而且能得到影响曲线外轨磨耗的关键因素，通过致因分析来进行相应的设计及运行调整，减缓曲线外轨的磨耗速率，从而提升曲线车辆运行的寿命及安全性，具有相应的经济效益和社会效益。

技术领域

本发明属于城市交通领域，具体涉及一种地铁小半径曲线外轨侧磨预测方法。

背景技术

城市交通是城市发展的关键环节。城市轨道交通中，地铁线路依托城市现有布局进行规划建设。基于客流需求，地铁线路通常会设置较多的小半径曲线轨道。曲线段是车辆运行过程中的薄弱环节，车辆在曲线段轨道上运行时，车轮与钢轨之间的接触方式会发生改变，导致轮轨之间发生磨损。侧磨是小半径曲线轨道钢轨伤损的主要表现形式之一。线路运量增加、运行车速提高、列车轴重上升等因素导致小半径曲线轨道上的钢轨磨耗问题日趋严重，钢轨磨耗会破坏轮轨几何轮廓的匹配性能，严重影响行车的安全性、平稳性和舒适性，给地铁运营带来安全隐患；同时，大量曲线外轨因侧磨超限而报废，增加了轮轨维护及更换的经济成本。

为了降低小半径曲线的外轨磨耗速率，提高钢轨服役寿命，各国轨道交通领域研究人员针对轮轨接触磨耗数值仿真技术、小半径曲线外轨侧磨发展规律、小半径曲线外轨磨耗致因因素、小半径曲线轮轨接触磨耗预测及曲线钢轨预防性维保策略等方面进行了大量的研究。其中，包括基于钢轨磨耗的现场检测结果并辅以仿真模型进行影响因素研究、基于地铁车型进行钢轨磨耗规律研究。但是，现有技术中还没有基于地铁实际运营条件的曲线外轨磨耗的预测方法。

发明内容

为了提高地铁运行的安全性及地铁轮轨寿命，克服无法预测曲线段轨道上运行的钢轨磨耗问题，本发明提供了一种地铁小半径曲线外轨侧磨预测方法，从小半径曲线外轨磨耗理论提出曲线外轨磨耗的计算模型及致因因素，结合各影响因素的灵敏度贡献提取关键因素对曲线外轨各磨耗阶段的磨耗量进行预测计算，并基于此给出曲线外轨磨耗的维保建议，从而为曲线钢轨的使用和维保策略制定提供参考，保障地铁车辆的安全可靠运行。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明提供了一种地铁小半径曲线外轨侧磨预测方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1，建立小半径曲线外轨侧磨计算简化模型；

步骤S2，分析所述外轨磨耗的关键致因因素；

步骤S3，根据所述关键磨耗因素及侧磨计算简化模型，得出磨耗规律，预测外轨寿命。

上述方案中，所述步骤S1进一步包括：

步骤S11，建立地铁车辆在小半径曲线上的外轨轮缘导向力函数；

步骤S12，建立磨耗深度计算模型。

上述方案中，所述轮缘向导向轮提供导向力F_wf为未平衡离心力ΔF_cf和轮轨横向蠕滑力F_cy的差；所述建立地铁车辆在小半径曲线上的外轨轮缘导向力函数，计算曲线参数及列车运行车速对未平衡离心力ΔF_cf的影响，计算轮轨材料系数、轮轨接触系数以及轨道不平顺对轮轨横向蠕滑力F_cy的影响。

上述方案中，所述外轨轮缘导向力函数F_wf为：