CN108414252A - 一种列车运行试验轨道粗糙度调节装置及方法 - Google Patents

一种列车运行试验轨道粗糙度调节装置及方法 Download PDF

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刘彦琦
胡文华
杨敏
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Abstract

本发明公开了一种列车运行试验轨道粗糙度调节装置及方法，所述调节装置包括控制模块、第一粗糙度检测模块、粗糙度调节模块以及第二粗糙度检测模块，其中，所述控制模块分别与所述第一粗糙度检测模块、粗糙度调节模块以及第二粗糙度检测模块连接；沿着车辆前进方向，所述第一粗糙度检测模块位于车辆的最前方，所述粗糙度调节模块位于所述第一粗糙度检测模块的后方，所述控制模块根据所述第一粗糙度检测模块检测出的轨道粗糙度，控制所述粗糙度调节模块调节所述轨道的粗糙度。本发明的装置可以在列车运行试验中按要求对轮轨接触面处轨道的粗糙度进行调节，方便研究轨道粗糙度变化对列车运行的影响，节省试验成本，提高了试验效益。

Description

一种列车运行试验轨道粗糙度调节装置及方法
技术领域
本发明涉及列车运行试验技术领域，具体涉及一种列车运行试验轨道粗糙度调节装置及方法。
背景技术
轨道交通具有投资大、运能大、排放少、占地省等特点，在我国经济社会发展中有着重要的地位。随着铁路大幅度提速和城市轨道交通的发展，降低轨道交通单位能耗、减小轨道沿线噪声和振动对环境的影响以及提高轨道交通的平稳性和可靠性都成为迫切需要研究的课题。列车在行驶过程中，列车车轮与轨道接触面的粗糙度作为车轨耦合动力学系统的重要激励源，对系统的输出即列车和轨道的动力学行为有决定性的作用，是引起列车和轨道振动以及产生噪声的关键因素，也是影响列车运行平稳性和可靠性的重要因素。
为降低轨道交通投资风险和提高轨道运输的安全性，前期预研试验是不可或缺的措施。列车运行试验是研究和检验轨道交通平稳性、可靠性和安全性的重要手段。利用试验研究轨道粗糙度变化对列车运行的影响规律，建立粗糙度变化与车轨耦合运动特性的关系，有利于减小轨道交通中的噪声和振动，降低振动和噪声引起的能耗以及提高轨道交通的平稳性和可靠性。
目前，用于列车运行试验的试验段轨道或者试验平台所用的轨道代替装置都是具有固定的粗糙度，如果要研究粗糙度变化对列车运行的影响必须要更换轨道或在不同的试验段上进行列车运行试验。对于实车运行的粗糙度研究试验，更换粗糙度不同的轨道几乎可不能实现，为改变粗糙度设置不同试验段则增加试验成本而且能实现粗糙度改变方式和改变范围都有很大的局限性。对于缩尺模型的列车粗糙度研究试验，更换粗糙度不同的轨道或轨道代替装置即使能实现，也同样面临粗糙度改变方式和改变范围都有很大的局限性的问题。
综上所述，在研究轨道粗糙度变化对列车运行的影响的试验的现有技术中，存在轨道粗糙度调节困难，试验过程受到局限，试验成本高等问题，亟待进一步改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种列车运行试验轨道粗糙度调节装置及方法，用以解决轨道粗糙度调节困难、试验过程受限，试验成本高的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明提供一种列车运行试验轨道粗糙度调节装置，所述调节装置包括控制模块、第一粗糙度检测模块、粗糙度调节模块以及第二粗糙度检测模块，其中，所述控制模块分别与所述第一粗糙度检测模块、粗糙度调节模块以及第二粗糙度检测模块连接；
沿着车辆前进方向，所述第一粗糙度检测模块位于车辆的最前方，所述粗糙度调节模块位于所述第一粗糙度检测模块的后方，所述控制模块根据所述第一粗糙度检测模块检测出的轨道粗糙度值，控制所述粗糙度调节模块调节所述轨道的粗糙度；
所述第二粗糙度检测模块位于所述粗糙度调节模块后方，对所述粗糙度调节模块作用后的所述轨道的粗糙度进行检测，并将所述粗糙度传送到所述控制模块。
优选的，所述粗糙度调节模块，用于增大或者减小轨道的粗糙度。
优选的，所述粗糙度调节模块通过向轨道喷涂颗粒增加轨道的粗糙度或者通过打磨降低轨道的粗糙度。
优选的，所述第一粗糙度检测模块与所述第二粗糙度检测模块的检测精度相同。
优选的，所述粗糙度调节装置还包括固定架，所述固定架将所述第一粗糙度检测模块、第二粗糙度检测模块以及粗糙度调节模块固定在一起，并使得三个模块靠近轨道，对轨道作用。
本发明还提供一种列车运行试验轨道粗糙度调节方法，其包括以下步骤：
步骤A：设定试验所需的轨道粗糙度值d0；
步骤B：所述第一粗糙度检测模块对所述轨道进行检测，获得粗糙度检测值d1，并将所述粗糙度值d1发送到所述控制模块；
步骤C：所述控制模块根据所述粗糙度值d1与d0之间的差值，控制所述粗糙度调节模块调节所述轨道的粗糙度；
步骤D：所述第二粗糙度检测模块对所述粗糙度调节模块作用后的轨道的粗糙度d2进行检测，并将d2发送到控制模块，计算d2与d0之间的差值，根据所述差值，调整所述粗糙度调节模块的作业强度。
优选的，所述步骤C中，当d1-d0大于0时，所述控制模块控制所述粗糙度调节模块减小轨道的粗糙度；当d1-d0小于0时，所述控制模块控制所述粗糙度调节模块增加轨道的粗糙度；当d1-d0等于0时，所述控制模块控制所述粗糙度调节模块停止粗糙度调节作业。
优选的，所述步骤D中，当d2-d0大于0时，如果步骤C中d1-d0大于0，所述控制模块强化所述粗糙度调节模块减小轨道粗糙度的作业强度；如果步骤C中d1-d0小于0，所述控制模块弱化所述粗糙度调节模块增加轨道粗糙度的作业强度；
当d2-d0小于0时，如果步骤C中d1-d0大于0，所述控制模块弱化所述粗糙度调节模块减小轨道粗糙度的作业强度；如果步骤C中d1-d0小于0，所述控制模块强化所述粗糙度调节模块增加轨道粗糙度的作业强度；
当d2-d0等于0时，所述控制模块控制所述粗糙度调节模块保持粗糙度调节的作业强度。
本发明的列车运行试验轨道粗糙度调节装置及方法具有以下优点：本发明的列车运行试验轨道粗糙度调节装置可以在列车运行试验中按要求对轮轨接触面处轨道的粗糙度进行调节，方便研究轨道粗糙度变化对列车运行的影响，节省试验成本，提高了试验效益。
附图说明
图1为本发明的列车运行试验的轨道粗糙度调节装置的结构示意图；
图2为本发明的列车运行试验的轨道粗糙度调节装置的控制关系图；
图3为本发明的列车运行试验的轨道粗糙度调节方法的流程图；
图中：1控制模块；2第一粗糙度检测模块；3粗糙度调节模块；4第二粗糙度检测模块；5固定架；6车轮；7轨道；d0试验所需的轨道粗糙度；d1第一粗糙度检测模块的测量值；d2第二粗糙度检测模块的测量值。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
如图1所示，本发明的列车运行试验轨道粗糙度调节装置，其包括控制模块1、第一粗糙度检测模块2、粗糙度调节模块3以及第二粗糙度检测模块4，其中，控制模块1分别与第一粗糙度检测模块2、粗糙度调节模块2以及第二粗糙度检测模块4连接；沿着车辆前进方向，第一粗糙度检测模块2位于车辆的最前方，粗糙度调节模块3位于第一粗糙度检测模块2的后方，控制模块1根据第一粗糙度检测模块2检测出的轨道粗糙度值，控制粗糙度调节模块3调节轨道的粗糙度；第二粗糙度检测模块4位于粗糙度调节模块3后方，对粗糙度调节模块3作用后的轨道的粗糙度进行检测，并将粗糙度值传送到控制模块1。第一粗糙度检测模块2、第二粗糙度检测模块4以及粗糙度调节模块3均设置在靠近轨道处，方便第一粗糙度检测模块2、第二粗糙度检测模块4对轨道的粗糙度进行检测，以及粗糙度调节模块3对轨道的粗糙度进行调节。本发明的粗糙度调节装置必须安装在车辆的前端，本发明的粗糙度调节装置可以在不需更换轨道的情况下，对轨道的粗糙度进行调节，直至使得轨道的粗糙度与试验所需要的粗糙度相接近。
其中，粗糙度调节模块3的调节作业方式可以是增大或减小轨道的粗糙度。本发明的粗糙度调节模块3通过向轨道喷涂颗粒增加轨道的粗糙度或者通过打磨降低轨道的粗糙度。粗糙度调节模块3的作业方式和作业强度都可以通过轨道粗糙度调节装置的控制模块1进行调整。具体的，增大轨道粗糙度可以采取控制粗糙度调节模块3向轨道喷涂颗粒物的方式，例如，向轨道表面喷射高硬度颗粒进行撞击的喷砂作业，或者通过粗糙度调节模块3向轨道表面喷涂带有粘接剂的高硬度颗粒。减小轨道粗糙度可以通过粗糙度调节模块3打磨轨道的方式，例如，纯机械的打磨抛光作业，或者附加化学腐蚀效果的打磨抛光作业。
第一粗糙度检测模块2与第二粗糙度检测模块4的检测精度相同，第二粗糙度检测模块4的粗糙度测量值也可用来修正装置的控制模块1的轨道粗糙度调节指令。
具体的，粗糙度调节装置还包括固定架5，固定架5将第一粗糙度检测模块2、第二粗糙度检测模块4以及粗糙度调节模块3固定在一起，并使得三个模块靠近轨道，对轨道作用。固定架5将粗糙度调节装置固定于车辆上。
本发明还提供的列车运行试验轨道粗糙度调节方法，其包括以下步骤：
步骤A：设定试验所需的轨道粗糙度值d0；
步骤B：第一粗糙度检测模块2对轨道进行检测，获得粗糙度检测值d1，并将粗糙度值d1发送到控制模块1；
步骤C：控制模块1根据粗糙度值d1与d0之间的差值，控制粗糙度调节模块3调节轨道的粗糙度；当d1-d0大于0时，控制模块1控制粗糙度调节模块3减小轨道粗糙度；当d1-d0小于0时，控制模块1控制粗糙度调节模块增加轨道粗糙度；当d1-d0等于0时，控制模块1控制粗糙度调节模块3停止粗糙度调节作业。
步骤D：第二粗糙度检测模块4对粗糙度调节模块3作用后的轨道的粗糙度d2进行检测，并将d2发送到控制模块1，计算d2与d0之间的差值，根据差值，调节粗糙度调节模块。当d2-d0大于0时，如果步骤C中d1-d0大于0，所述控制模块强化所述粗糙度调节模块减小轨道粗糙度的作业强度；如果步骤C中d1-d0小于0，所述控制模块弱化所述粗糙度调节模块增加轨道粗糙度的作业强度；当d2-d0小于0时，如果步骤C中d1-d0大于0，所述控制模块弱化所述粗糙度调节模块减小轨道粗糙度的作业强度；如果步骤C中d1-d0小于0，所述控制模块强化所述粗糙度调节模块增加轨道粗糙度的作业强度；当d2-d0等于0时，所述控制模块控制所述粗糙度调节模块保持粗糙度调节的作业强度。
本发明所述的列车运行试验轨道粗糙度调节装置及方法，可以在列车运行试验中按要求对轮轨接触面处轨道的粗糙度进行调节，方便研究轨道粗糙度变化对列车运行的影响，大大降低了此类试验的成本，提高了列车运行试验的测试效果。
实施例1
如图2所示，本发明的列车运行试验轨道粗糙度调节装置进行列车运行试验时，首先，第一粗糙度检测模块2测量出轨道的粗糙度d1并发送到控制模块1，控制模块1将d1与试验所需粗糙度参考值d0进行比较，得出差值(d1-d0)，控制模块1依据差值输出粗糙度调节指令，粗糙度调节模块3接收到控制模块1输出的指令后执行粗糙度调节作业，改变轨道7的粗糙度；然后，第二粗糙度检测模块4测量出经过粗糙度调节模块3作业后的轨道7的粗糙度d2并发送到控制模块1，控制模块1记录粗糙度d2，将其作为列车运行试验的中车轮6与轨道7的接触面的粗糙度，同时，控制模块1将d2与试验所需粗糙度d0进行比较，得出差值(d2-d0)，依据差值修正控制模块对粗糙度调节模块的粗糙度调节指令。
实施例2
如图3所示，本发明的列车运行试验轨道粗糙度调节方法，在列车运行试验中的t1时刻，第一粗糙度检测模块2到达轨道7的某位置A点，首先，本发明的列车运行试验轨道粗糙度调节装置的第一粗糙度检测模块2测量出轨道7的A点的粗糙度d1。
当列车运行试验中的t2时刻，粗糙度调节模块3到达轨道7的A点。当d1>d0时，列车运行试验轨道粗糙度装置的控制模块1依据差值(d1-d0)调整粗糙度调节模块3的作业强度，进行减小轨道粗糙度的作业。当d1<d0时，列车运行试验轨道粗糙度装置的控制模块1依据差值(d1-d0)调整粗糙度调节模块3的作业强度，进行增加轨道粗糙度的作业。当轨道的粗糙度d1＝d0时，粗糙度调节模块3停止作业。
当列车运行试验中的t3时刻，第二粗糙度检测模块4到达轨道7的A点，第二粗糙度检测模块4测量出轨道7的A点的粗糙度d2，有以下两种控制情况。
情况一：t2时刻粗糙度调节模块3进行的是减小轨道粗糙度的作业。当d2>d0时，这说明粗糙度调节模块3减小轨道粗糙度的作业的强度不足，则列车运行试验轨道粗糙度调节装置的控制模块1依据差值(d2-d0)强化粗糙度调节模块3的减小轨道粗糙度的作业强度。
当d2<d0时，这说明粗糙度调节模块3减小轨道粗糙度的作业的强度超量，则本发明的列车运行试验轨道粗糙度调节装置的控制模块1依据差值(d2-d0)弱化粗糙度调节模块3的减小轨道粗糙度的作业强度。当d2＝d0时，这说明粗糙度调节模块3减小轨道粗糙度的作业的强度适量，粗糙度调节模块3的作业强度可以保持。
情况二：t2时刻粗糙度调节模块3进行的是增加轨道粗糙度的作业。当d2>d0时，这说明粗糙度调节模块3增加轨道粗糙度的作业的强度超量，则列车运行试验轨道粗糙度调节装置的控制模块1依据差值(d2-d0)弱化粗糙度调节模块3的增加轨道粗糙度的作业强度。当d2<d0时，这说明粗糙度调节模块3增加轨道粗糙度的作业的强度不足，则列车运行试验轨道粗糙度调节装置的控制模块1依据差值(d2-d0)强化粗糙度调节模块3的增加轨道粗糙度的作业强度。当d2＝d0时，这说明粗糙度调节模块3增加轨道粗糙度的作业的强度适量，粗糙度调节模块3的作业强度可以保持。
本发明的列车运行试验轨道粗糙度装置按照试验要求对轨道7的粗糙度进行调节，用于改变轨道7的粗糙度。如果轨道7的原始粗糙度与试验要求不同，经过粗糙度调节模块3作业后，轨道7的粗糙度必定发生变化。本发明的列车运行试验轨道粗糙度装置的第二粗糙度检测模块4测量轨道7经过粗糙度调节之后的粗糙度测量值d2作为列车运行试验中轮轨接触的实际粗糙度，进而研究轨道的粗糙度变化对列车运行的影响，量值d2的测量精度由装置中第二粗糙度检测模块4保证。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种列车运行试验轨道粗糙度调节装置，其特征在于，所述调节装置包括控制模块、第一粗糙度检测模块、粗糙度调节模块以及第二粗糙度检测模块，其中，所述控制模块分别与所述第一粗糙度检测模块、粗糙度调节模块以及第二粗糙度检测模块连接；
沿着车辆前进方向，所述第一粗糙度检测模块位于车辆的最前方，所述粗糙度调节模块位于所述第一粗糙度检测模块的后方，所述控制模块根据所述第一粗糙度检测模块检测出的轨道粗糙度值，控制所述粗糙度调节模块调节所述轨道的粗糙度；
所述第二粗糙度检测模块位于所述粗糙度调节模块后方，对所述粗糙度调节模块作用后的所述轨道的粗糙度进行检测，并将所述粗糙度传送到所述控制模块。
2.根据权利要求1所述的列车运行试验轨道粗糙度调节装置，其特征在于，所述粗糙度调节模块，用于增大或者减小轨道的粗糙度。
3.根据权利要求2所述的列车运行试验轨道粗糙度调节装置，其特征在于，所述粗糙度调节模块通过向轨道喷涂颗粒增加轨道的粗糙度或者通过打磨降低轨道的粗糙度。
4.根据权利要求1所述的列车运行试验轨道粗糙度调节装置，其特征在于，所述第一粗糙度检测模块与所述第二粗糙度检测模块的检测精度相同。
5.根据权利要求1所述的列车运行试验轨道粗糙度调节装置，其特征在于，所述粗糙度调节装置还包括固定架，所述固定架将所述第一粗糙度检测模块、第二粗糙度检测模块以及粗糙度调节模块固定在一起，并使得三个模块靠近轨道，对轨道作用。
6.一种列车运行试验轨道粗糙度调节方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤A：设定试验所需的轨道粗糙度值d0；
步骤B：所述第一粗糙度检测模块对所述轨道进行检测，获得粗糙度检测值d1，并将所述粗糙度值d1发送到所述控制模块；
步骤C：所述控制模块根据所述粗糙度值d1与d0之间的差值，控制所述粗糙度调节模块调节所述轨道的粗糙度；
步骤D：所述第二粗糙度检测模块对所述粗糙度调节模块作用后的轨道的粗糙度d2进行检测，并将d2发送到控制模块，计算d2与d0之间的差值，根据所述差值，调整所述粗糙度调节模块的作业强度。
7.根据权利要求6所述的列车运行试验轨道粗糙度调节方法，其特征在于，所述步骤C中，当d1-d0大于0时，所述控制模块控制所述粗糙度调节模块减小轨道的粗糙度；当d1-d0小于0时，所述控制模块控制所述粗糙度调节模块增加轨道的粗糙度；当d1-d0等于0时，所述控制模块控制所述粗糙度调节模块停止粗糙度调节作业。
8.根据权利要求6所述的列车运行试验轨道粗糙度调节方法，其特征在于，
所述步骤D中，当d2-d0大于0时，如果步骤C中d1-d0大于0，所述控制模块强化所述粗糙度调节模块减小轨道粗糙度的作业强度；如果步骤C中d1-d0小于0，所述控制模块弱化所述粗糙度调节模块增加轨道粗糙度的作业强度；
当d2-d0小于0时，如果步骤C中d1-d0大于0，所述控制模块弱化所述粗糙度调节模块减小轨道粗糙度的作业强度；如果步骤C中d1-d0小于0，所述控制模块强化所述粗糙度调节模块增加轨道粗糙度的作业强度；
当d2-d0等于0时，所述控制模块控制所述粗糙度调节模块保持粗糙度调节的作业强度。
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Application publication date: 20180817