[发明专利]一种铁路钢轨打磨廓形设计方法

权利要求书

1.一种铁路钢轨打磨廓形设计方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤1：确定高速铁路动车组列车异常抖动区段的钢轨廓形、钢轨表面状态、是否发生异常光带、钢轨表面粗糙度水平、钢轨表面不平顺水平，并采集异常抖动区段内不同曲线半径以及直线区段钢轨的基本信息；

步骤2：采集发生异常振动动车组列车的车轮踏面廓形进行采集，并采集异常抖动区段的轨距、轨底坡、左右车轮滚动圆半径信息，根据采集到的数据确定车轮踏面滚动圆磨耗、轮缘磨耗、QR值、踏面凹陷量、轮缘厚度的分布特点；同时采集动车组车轮踏面不圆度；

步骤3：对步骤2中采集数据与步骤1中数据进行轮轨关系匹配计算，得到包括轮径差、简化法等效锥度、UIC519等效锥度、接触角、轮轨接触光带宽度分布结果；

步骤4：对发生动车组异常振动的线路的其它车型车轮踏面廓形抽样采集，并通过步骤3方法进行轮轨关系匹配分析；

步骤5：建立通过动车组异常抖动区段主要车型的动车组车体有限元模型；

步骤6：将通过动车组异常抖动区段主要车型的动车组车体有限元模型输入动力学仿真软件中，建立刚柔耦合实参数的车辆-轨道动力学模型。

步骤7：选取动车组异常振动区段异常的廓形作为边界廓形随后通过曲线的空间插值方法，在相邻两段异常廓形间插入过渡廓形；将包括过渡廓形与异常廓形的全部廓形与高速铁路动车组异常抖动区段所在线路主要车型的标准车轮廓形，磨耗车轮廓形进行匹配，计算轮轨匹配等效锥度及接触点位置等参数，分析等效锥度和接触带宽随钢轨廓形的演化规律；

步骤8：将插入的钢轨廓形导入动力学仿真软件中，计算与该线路主要车型包括异常振动车型的新轮及磨耗轮与这些钢轨廓形匹配下的车体和构架横向振动响应，得出钢轨廓形变化对各主要车型的动车组动力学性能的影响规律；

步骤9：基于步骤8得到的规律，同时对动车组通过不同廓形的动力学性能进行频谱分析，判断影响异常振动区段动车组车辆动力学性能影响较大廓形，筛选出最优打磨廓形。

步骤10：基于上述优选出的打磨设计廓形，在现场进行实施，实施后对钢轨廓形质量、轨面状态、动车组动态性能进行评价，确保打磨效果。

2.如权利要求1所述一种铁路钢轨打磨廓形设计方法，其特征在于：抽样采集比例按照通过车型的数量在该线路所占比重进行采集，不少于4组动车组车轮。

3.如权利要求1所述一种铁路钢轨打磨廓形设计方法，其特征在于：步骤5中，在建立动车组车体有限元模型时，首先建立车体三维模型，然后导入Hypermesh中进行有限元前处理，最后导入ABAQUS进行模态求解。

4.如权利要求1所述一种铁路钢轨打磨廓形设计方法，其特征在于：对通过动车组异常抖动区段主要车型的动车组车体模态特征进行分析，找出前5阶主频，分析前5阶模态振型变形特征，用于与发生异常振动时刻车体振动频率进行对比，分析相关性。

5.如权利要求1所述一种铁路钢轨打磨廓形设计方法，其特征在于：依据振动区段动车组车辆动力学分析结果，可以获得车辆发生一次蛇形、二次蛇形的临界廓形；一次蛇形表现为车体明显的摇晃运动，通过分析车体横向振动主频，并与车体低阶固有频率进行对比；二次蛇形由于等效锥度过大导致转向架蛇行加剧进而引起构架产生谐波振动由，通过分析构架端部横向振动加速度结合车体低阶弹性模态进行识别，用于限定基于车辆系统动力学性能的钢轨打磨的合理范围，制定出廓形打磨验收偏差值，用来判断设计廓形是否合理。