[发明专利]一种铁路钢轨打磨廓形设计方法

说明书

本发明公开一种铁路钢轨打磨廓形设计方法，考虑了实际车辆车体模态特征，打磨目标廓形以及打磨偏差限制均是通过刚柔耦合动力学仿真分析并计算获取。在打磨廓形设计过程中针对线路上所有车型特别是异常振动运行的动车组车辆建立了符合实际情况的仿真模型。充分考虑了该区段运行的所有车型包括异常振动车辆在新轮以及不同磨耗状态下的车轮廓形，设计出的钢轨打磨目标廓形能够与该区段运行的所有车型不同磨耗状态下的车轮廓形均能实现较好的轮匹配关系。考虑了符合实际情况的动车组车体刚柔耦合动力学模型，结合了动车组异常振动区段的钢轨廓形、发生异常振动的动车组车轮踏面情况，得到的目标廓形可以有效的解决动车组异常振动问题。

技术领域

本发明属于铁路线路工程技术领域，是一种铁路钢轨打磨廓形设计方法。

背景技术

钢轨廓形打磨是指依据线路及运行车辆实际情况，从改善轮轨接触力学特性，轮轨匹配时车辆动力学性能入手设计出打磨廓形，依据现场实测廓形，结合实施打磨任务打磨车作业性能，设计出有针对性的打磨模式，对钢轨廓形进行修正，从而改善轮轨接触关系，消除由于钢轨廓形不良引起动车组异常振动、提高列车运行安全性的目的。

世界上最早的钢轨打磨技术源于20世纪50年代，主要是对存在缺陷的钢轨进行打磨，即当钢轨轨面出现伤损后才进行所谓的恢复钢轨轨头断面尺寸的修复性打磨或表面打磨，经过近70年的发展已经成为世界各国铁路运维一项重要的钢轨保护技术。

1989年，我国引进第一台钢轨打磨设备，主要依据打磨车自带打磨模式进行钢轨打磨，旨在消除、缓解钢轨表面病害。不同钢轨病害方式、不同类型线路、曲线上下股往往均采用相同模式进行作业，导致打磨效果不佳，甚至出现打磨后引起钢轨病害加剧的现象。2008年，我国从北美引入钢轨廓形打磨理念在大秦线上进行试验，有效的延长的钢轨的使用寿命。2012年召开了中国铁路总公司组织召开了“全路延长钢轨使用寿命技术推广场会”，标志着中国铁路总公司下属18个铁路集团公司的钢轨打磨步入廓形打磨的阶段。

廓形打磨与传统打磨相比最大特点是目标廓形的设计考虑了线路情况以及运行车辆实际情况，特别是动车组运行相邻对设计适用的钢轨打磨目标廓形需要充分考虑不同线路、曲线半径、运行车型对应的目标廓形，在设计中充分考虑了动车组自身的性能包括悬挂参数、模态匹配等，还要结合动车组运行过程中存在的异常振动、噪声等问题，并且要结合线路上自身的病害特点例如波磨、裂纹、光带异常等问题，所以打磨区段按此方法设计的目标廓形打磨后能够有有利于实现最佳轮轨相互作用。

目前常用的钢轨打磨目标廓形获取的方法主要由经验法、修复至出厂廓形的方法、打磨模板法、个性化廓形设计等，经验法、修复至出厂廓形的方法、打磨模板法三种方法打磨精度不高，个性化廓形设计经过数值方法进行验证，考虑了我国车辆型号较多，踏面类型较多的实际情况。但这些方法均没有针对特定线路由于钢轨廓形偏差引起的铁道车辆异常振动进行独立设计，对应车辆异常振动区段钢轨打磨目标廓形以及验收偏差具体的限值没有进行详细阐释。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种铁路钢轨打磨廓形设计方法，能够解决现有的车辆异常振动区段钢轨打磨目标廓形，并且同时还解决了验收偏差的问题。

本发明铁路钢轨打磨廓形设计方法，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；