[发明专利]一种钢轨廓形的快速设计方法

权利要求书

1.一种钢轨廓形的快速设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：对给定的钢轨廓形进行接触计算，得到钢轨接触光带；

步骤2：根据接触光带寻找需要优化的接触点的位置；

步骤3：选择一种型线与需要优化的接触区间进行廓形“叠加”计算；

步骤4：将“叠加”计算得到的钢轨廓形部分与给定的钢轨廓形进行拼接，得到线型重组后的钢轨廓形；

步骤5：计算线型重组后的钢轨接触光带，判断是否满足设计要求；

步骤6：若为否，对比线型重组后钢轨接触光带与给定钢轨的接触光带，如果线型重组后的钢轨接触光带优于给定钢轨的接触光带，则保留线型重组后的钢轨廓形，并将其做为新的给定钢轨廓形，返回执行步骤1；若为是，对车辆通过线型重组后钢轨的动力学性能进行分析，判断是否符合要求，若为否，则返回执行步骤3；若为是，则得出最终钢轨廓形。

2.根据权利要求1所述的一种钢轨廓形的快速设计方法，其特征在于，所述步骤1中测量钢轨的接触光带时，由于刚体的轮轨接触无法准确获得钢轨上的接触光带，本文使用了简化的弹性接触算法，计算得到了钢轨上的光带。

3.根据权利要求1所述的一种钢轨廓形的快速设计方法，其特征在于，所述步骤2中通过接触光带来确定需要优化的接触点位置区间的依据和步骤5所述的设计要求为：在直线或大半径曲线上，接触光带应居中分布在钢轨顶部，且宽度控制在20～30mm范围内，且沿轨道方向光顺；在小半径曲线上，当车轮贴近钢轨时，轮缘和轨距角应形成共同接触。

4.根据权利要求1所述的一种钢轨廓形的快速设计方法，其特征在于，所述步骤3中的型线分别为直线、左圆弧、右圆弧、半圆、正弦、一元二次函数曲线、指数函数曲线。

5.根据权利要求1所述的一种钢轨廓形的快速设计方法，其特征在于，所述步骤3中的廓形“叠加”计算即将廓形数据点与某一连续的系数函数在同一个横坐标上的值相加。

6.根据权利要求1所述的一种钢轨廓形的快速设计方法，其特征在于，所述“叠加”计算的公式为：

Δ＝max(f_i(x,y)-g_i(x,y))

G_i(x,y)＝g_i(x,y,Δ)

F_i(x,y)＝f_i(x,y)+k*G_i(x,y)

式中：i为钢轨数据点的序号值(需要优化设计的接触点的序号值)，f_i(x,y)表示钢轨廓形数据的横坐标和纵坐标值，g_i(x,y)表示线型重组的数据的横坐标和纵坐标值，Δ为钢轨廓形和线型重组对应横坐标上的纵坐标差值的最大值，G_i(x,y)为考虑最大差值的线型重组的优化函数，F_i(x,y)为线型重组后的钢轨廓形数据的横坐标值和纵坐标值。