[发明专利]一种钢轨三点反弯横向矫直过程支距优化方法

说明书

本发明涉及一种钢轨三点反弯横向矫直过程支距优化方法，所述方法包括如下步骤：对钢轨工作边曲线进行拟合；对钢轨初始曲率变化梯度建模；对钢轨三点反弯横向矫直过程弯矩变化梯度建模；对钢轨三点反弯横向矫直过程载荷‑挠度模型进行建模；提出支距优化的约束条件，对一次性矫直的曲率方程以及弹区比‑反弯曲率方程建模；利用上一步骤所述的约束条件对钢轨三点反弯横向矫直过程支距优化进行建模；基于非线性规划对优化模型进行求解；将优化结果带入载荷‑挠度模型进行矫直载荷的计算。本发明兼顾钢轨一次性矫直条件，可一次性将钢轨矫直，提高矫直效率，同时避免塑性变形程度过大对钢轨造成的损坏，可有效提高矫直的质量。

技术领域

本发明涉及钢轨自动化矫直领域，尤其涉及一种钢轨三点反弯横向矫直过程支距优化方法。

背景技术

钢轨是引导机车车辆前进的必不可少的线路设备，是铁路轨道装备的重要组成。钢轨在进行组装之前，由于种种外力因素以及自重的作用，温度变化的影响，会发生弯曲或者扭转变形，为了保证列车在高速运行时的安全以及平稳，因此需要对钢轨进行三点反弯矫直。钢轨三点反弯矫直为金属型材三点弹塑性反弯的过程，其中矫直过程中压点、支距的确定与调整、矫直行程和矫直载荷为矫直过程中的主要工艺参数。长期以来，大多数的企业矫直设备比较落后，自动化程度较低，在对钢轨进行矫直时其矫直位置、矫直行程、矫直支距都需要凭借人工经验来给定，因此一次矫直往往不能使钢轨件达到使用标准，经常需要多次顶调才能达到矫直精度要求，导致矫直效率低，矫直后的钢轨质量差，工人劳动强度比较高。针对以上问题实现钢轨的自动化矫直，提高矫直效率，降低工人劳动强度具有重要的意义。

近年来针对矫直工艺的研究，国内外专家学者进行了一些探索性的工作，但是研究主要集中在矫直行程或者矫直载荷的计算，对三点反弯矫直支距定量计算的研究依旧停留在矩形截面条材阶段，且未能考虑矫直过程中塑性变形程度对工件的影响，对钢轨三点反弯矫直的支距定量计算更是鲜有研究。综上所述，有必要发明一种钢轨三点反弯横向矫直过程支距优化方法，既满足了一次性矫直钢轨的需求，提高了矫直效率，又能避免钢轨矫直过程中由于塑性变形程度过大对钢轨造成的损坏，提高矫直质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢轨三点反弯横向矫直过程支距优化方法，该方法具有矫直效率高，矫直质量好，考虑因素全面，实用性强的特点。

本发明采用的技术方案如下：

本发明所提出的一种钢轨三点反弯横向矫直过程支距优化方法，包括以下步骤：S1、对钢轨工作边曲线进行拟合；S2、对钢轨初始曲率变化梯度建模；S3、对钢轨三点反弯横向矫直过程弯矩变化梯度建模；S4、对钢轨三点反弯横向矫直过程载荷-挠度模型进行建模；S5、提出钢轨三点反弯横向矫直过程一次性反弯矫直与塑性变形程度不能过大的约束条件，即对钢轨一次性矫直的曲率方程以及矫直过程弹区比-反弯曲率方程进行建模；S6、利用步骤S5中的约束条件对钢轨三点反弯横向矫直过程支距优化进行建模；S7、基于非线性规划对钢轨三点反弯横向矫直过程支距优化模型进行求解；S8、将步骤S7中的优化结果带入到步骤S4中的载荷-挠度模型中，进行矫直载荷的计算，则可得到最优支距下的矫直载荷。

进一步的，所述步骤S1的具体过程如下：对钢轨工作边进行测量所得的离散数据点进行多项式拟合，拟合所得的钢轨工作边曲线方程如下：

y＝a₀+a₁x+a₂x²+a₃x³+a₄x⁴+a₅x⁵ (1)

式(1)中：y表示钢轨工作边拟合后的挠度值，x表示钢轨的长度，a₀、a₁、a₂、a₃、a₄、a₅表示拟合后的多项式系数。