CN109187240B - 一种轨道车辆结构件的检修周期制定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种轨道车辆结构件的检修周期制定方法及装置。其中，所述方法包括：获得结构件的初始缺陷尺寸，所述初始缺陷尺寸是在所述结构件的检修过程中基于所述结构件的无损检测获得的；根据所述初始缺陷尺寸、临界缺陷尺寸以及所述结构件在单个载荷历程内的载荷谱，获得所述结构件从所述初始缺陷尺寸扩展到所述临界缺陷尺寸的理论运营里程；其中，所述临界缺陷尺寸是根据预设的临界缺陷尺寸确定规则获得的；根据所述理论运营里程确定所述结构件的检修周期。所述装置用于执行上述方法。本发明提供的轨道车辆结构件的检修周期制定方法及装置，在保证轨道车辆安全运行的基础上，避免了对结构件的频繁检修，降低了检修成本。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种轨道车辆结构件的检修周期制定方法及装置。
背景技术
随着经济发展，铁路的运力和速度不断提高，列车的结构件会发生失效破坏现象。
缺陷是结构件失效破坏的主要原因，结构件的检修工作也是围绕缺陷的发现和处理展开的，尽早的发现并处理结构件的缺陷，以避免结构件的失效破坏是列车安全运营的保障。目前，为了发现结构件的缺陷，对轨道车辆采用计划预防维修制度，即对未发生故障的轨道车辆进行定期检查维修，对影响轨道车辆安全运行的结构件的缺陷进行及时处理。而检修周期通常是根据经验制定的，检修周期制定的长，会造成轨道车辆运行的安全隐患，检修周期制定的短，浪费人力物力，检修周期的制定难以兼顾经济性与安全性。
因此，如何提出一种轨道车辆结构件的检修周期制定方法，能够合理的制定轨道车辆的检修周期，以降低检修成本成为业界亟待解决的重要课题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种轨道车辆结构件的检修周期制定方法及装置。
一方面，本发明提出一种轨道车辆结构件的检修周期制定方法，包括：
获得结构件的初始缺陷尺寸，所述初始缺陷尺寸是在所述结构件的检修过程中基于所述结构件的无损检测获得的；
根据所述初始缺陷尺寸、临界缺陷尺寸以及所述结构件在单个载荷历程内的载荷谱，获得所述结构件从所述初始缺陷尺寸扩展到所述临界缺陷尺寸的理论运营里程；其中，所述临界缺陷尺寸是根据预设的临界缺陷尺寸确定规则获得的；
根据所述理论运营里程确定所述结构件的检修周期。
另一方面，本发明提供一种轨道车辆结构件的检修周期制定装置，包括：
第一获得单元，用于获得结构件的初始缺陷尺寸，所述初始缺陷尺寸是在所述结构件的检修过程中基于所述结构件的无损检测获得的；
第二获得单元，用于根据所述初始缺陷尺寸、临界缺陷尺寸以及所述结构件在单个载荷历程内的载荷谱，获得所述结构件从所述初始缺陷尺寸扩展到所述临界缺陷尺寸的理论运营里程；其中，所述临界缺陷尺寸是根据预设的临界缺陷尺寸确定规则获得的扩展到；
确定单元，用于根据所述理论运营里程确定所述结构件的检修周期。
再一方面，本发明提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和通信总线，其中：
所述处理器和所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上述各实施例提供的轨道车辆结构件的检修周期制定方法。
又一方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如上述各实施例提供的轨道车辆结构件的检修周期制定方法。
本发明提供的轨道车辆结构件的检修周期制定方法及装置，由于能够获得结构件的初始缺陷尺寸，并根据初始缺陷尺寸、临界缺陷尺寸以及结构件在单个载荷历程内的载荷谱，获得结构件从初始缺陷尺寸扩展到临界缺陷尺寸的理论运营里程，然后根据理论运营里程确定结构件的检修周期，在保证轨道车辆安全运营的基础上，避免了对结构件的频繁检修，降低了检修成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例轨道车辆结构件的检修周期制定方法的流程示意图；
图2为本发明另一实施例轨道车辆结构件的检修周期制定方法的流程示意图；
图3为本发明又一实施例轨道车辆结构件的检修周期制定方法的流程示意图；
图4为本发明再一实施例轨道车辆结构件的检修周期制定方法的流程示意图；
图5为本发明一实施例轨道车辆结构件的检修周期制定装置的结构示意图；
图6为本发明一实施例电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一实施例轨道车辆结构件的检修周期制定方法的流程示意图，如图1所示，本发明提供的轨道车辆结构件的检修周期制定方法，包括：
S101、获得结构件的初始缺陷尺寸，所述初始缺陷尺寸是在所述结构件检修的过程中基于所述结构件的无损检测获得的；
具体地，在对轨道车辆的结构件进行检修时，可以采用例如超声、渗透、涡流、磁粉等无损检测方法对所述结构件进行缺陷检测，获得所述结构件的检测缺陷尺寸，所述检测缺陷尺寸可以是所述结构件的缺陷的裂纹长度或者裂纹深度。所述轨道车辆结构件的检修周期制定装置(以下简称检修周期制定装置)可以获得所述检测缺陷尺寸，然后将所述检测缺陷尺寸带入到检出率计算公式，获得所述检测缺陷尺寸的检出率，再将所述检测缺陷尺寸的检出率与预设值进行比较，如果所述检测缺陷尺寸的检出率大于所述预设值，那么将所述检测缺陷尺寸作为初始缺陷尺寸，从而获得所述结构件的初始缺陷尺寸。其中，所述结构件例如为车轴、受电弓等在所述轨道车辆上具有一定形状结构,并能够承受载荷的作用的构件；所述检出率计算公式是预设的；所述阈值根据实际经验进行设置，本发明实施例不做限定。
S102、根据所述初始缺陷尺寸、临界缺陷尺寸以及所述结构件在单个载荷历程内的载荷谱，获得所述结构件从所述初始缺陷尺寸扩展到所述临界缺陷尺寸的理论运营里程；其中，所述临界缺陷尺寸是根据预设的临界缺陷尺寸确定规则获得的；
具体地，在所述轨道车辆运行的过程中，所述结构件受到的实际载荷是随机变化的，可以在所述结构件上粘贴电阻应变片，记录所述轨道车辆在所述固定线路上行驶一个来回，所述结构件的载荷-时间历程，即可获得所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱。所述检修周期制定装置可以获得所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱。所述检修周期制定装置根据获得的所述初始缺陷尺寸、临界缺陷尺寸以及所述结构件在单个载荷历程内的载荷谱，可以得到所述结构件从所述初始缺陷尺寸扩展到所述临界缺陷尺寸的理论运营里程。其中，所述单个载荷历程为所述轨道车辆在所述固定线路上行驶一个来回的车程。
例如，所述检修周期制定装置根据雨流计数法将所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱转化为预设数量组第一载荷循环，并获得每组所述第一载荷循环的循环次数、载荷平均值和载荷幅值，然后根据每组所述第一载荷循环的载荷平均值和载荷幅值，获得每组所述第一载荷循环对应的应力强度因子幅值，接着根据各组所述第一载荷循环的循环次数和所述第一载荷循环对应的应力强度因子幅值，获得所述结构件在所述单个载荷历程内的缺陷尺寸增加量，在判断获知所述初始缺陷尺寸与Q+1个所述缺陷尺寸增加量之和大于所述临界缺陷尺寸且所述初始缺陷尺寸与Q个所述缺陷尺寸增加量之和小于或者等于所述临界缺陷尺寸之后，将Q个所述单个载荷历程之和作为所述理论运营里程；其中，Q为正整数；所述预设数量根据实际经验进行设置，本发明实施例不做限定。
S103、根据所述理论运营里程确定所述结构件的检修周期。
具体地，所述检修周期制定装置在获得所述理论运营里程S之后，将所述理论运营里程除以安全系数β，从而获得所述结构件的检修周期S/β，即所述结构件所在的轨道车辆每运行S/β公里，对所述结构件检修一次。其中，所述安全系数根据实际经验进行设置，本发明实施例不做限定。
本发明提供的轨道车辆结构件的检修周期制定方法，由于能够获得结构件的初始缺陷尺寸，并根据初始缺陷尺寸、临界缺陷尺寸以及结构件在单个载荷历程内的载荷谱，获得结构件从初始缺陷尺寸扩展到临界缺陷尺寸的理论运营里程，然后根据理论运营里程确定结构件的检修周期，在保证轨道车辆安全运营的基础上，避免了对结构件的频繁检修，降低了检修成本。
图2为本发明另一实施例轨道车辆结构件的检修周期制定方法的流程示意图，如图2所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，所述获得结构件的初始缺陷尺寸，所述初始缺陷尺寸是在所述结构件的检修过程中基于所述结构件的无损检测获得的包括：
S1011、获得所述结构件的检测缺陷尺寸，所述检测缺陷尺寸是在所述结构件的检修过程中对所述结构件进行无损检测获得的；
具体地，在对轨道车辆的结构件进行检修时，可以采用例如超声、渗透、涡流、磁粉等无损检测方法对所述结构件进行缺陷检测，获得所述结构件的检测缺陷尺寸，所述检修周期制定装置可以获得所述检测缺陷尺寸。
S1012、根据所述检测缺陷尺寸以及预设的检出率计算公式，获得所述检测缺陷尺寸的检出率；
具体地，所述检修周期制定装置在获得所述检测缺陷尺寸之后，将所述检测缺陷尺寸带入到所述检出率计算公式，可以计算获得所述检测缺陷尺寸的检出率。其中，所述检出率计算公式是预设的。
例如，所述检出率计算公式为：
所述检修周期制定装置在获得所述检测缺陷尺寸a之后，将a输入到所述检出率计算公式，可以计算获得所述检测缺陷尺寸的检出率P(a)，其中，m和σ为常数。
S1013、若判断获知所述检出率大于预设值，则将所述检测缺陷尺寸作为所述初始缺陷尺寸。
具体地，所述检修周期制定装置在获得所述检测缺陷尺寸的检出率之后，将所述检测缺陷尺寸的检出率与预设值进行比较，如果所述检测缺陷尺寸的检出率大于所述预设值，那么将所述检测缺陷尺寸作为初始缺陷尺寸。其中，所述预设值根据实际经验进行设置，本发明实施例不做限定。
在上述各实施例的基础上，进一步地，所述检出率计算公式为：
其中，P(a)为所述检测缺陷尺寸的检出率，a为所述检测缺陷尺寸，m和σ为常数。
具体地，所述检出率计算公式为POD(Probability of detection)函数，
其中，P(a)为所述检测缺陷尺寸的检出率，a为所述检测缺陷尺寸，m和σ为常数。其中，可以制造出与所述结构件对应的模拟工件，在所述模拟工件中制造第一预设数量的不同的真实缺陷，对所述模拟工件中的每个所述真实缺陷进行第二预设数量次无损检测，获得每个所述真实缺陷的所述第二预设数量的检测结果，所述检测结果为检出或者未检出，用每个所述真实缺陷的所述第二预设数量的检测结果中检出的数量除以所述第二预设数量，获得每个所述真实缺陷对应的检出率，并根据各个所述真实缺陷的缺陷尺寸以及各自对应的检出率绘制出所述结构件对应的POD曲线，根据所述POD曲线确定m和σ的值，m为各个所述真实缺陷对应的检出率的平均值，σ为m对应的标准差。其中，所述第一预设数量和所述第二预设数量根据实际需要进行设置，本发明实施例不做限定。
图3为本发明又一实施例轨道车辆结构件的检修周期制定方法的流程示意图，如图3所示，在上述各实施例的基础上，进一步地，所述根据所述初始缺陷尺寸、临界缺陷尺寸以及所述结构件在单个载荷历程内的载荷谱，获得所述结构件从所述初始缺陷尺寸扩展到所述临界缺陷尺寸的理论运营里程包括：
S1021、将所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱转化为预设数量组第一载荷循环，并获得每组所述第一载荷循环的循环次数、载荷平均值和载荷幅值；
具体地，所述检修周期制定装置可以获取到所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱，然后基于雨流计数法将所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱转化为多个第二载荷循环，并获得各个所述第二载荷循环的载荷平均值和载荷幅值，再根据各个所述第二载荷循环的载荷平均值和载荷幅值以及预设规则对各个所述第二载荷循环进行分类，获得所述预设数量组所述第一载荷循环以及各组所述第一载荷循环的循环次数、载荷平均值和载荷幅值。
S1022、根据每组所述第一载荷循环的载荷平均值和载荷幅值，获得每组所述第一载荷循环对应的应力强度因子幅值；
具体地，所述检修周期制定装置在获得各组所述第一载荷循环的载荷平均值和载荷幅值之后，采用有限元分析的方法，根据每组所述第一载荷循环的载荷平均值和载荷幅值，可以获得每组所述第一载荷循环对应的应力强度因子幅值。其中，根据每组所述第一载荷循环的载荷平均值和载荷幅值获得每组所述第一载荷循环对应的应力强度因子幅值的具体实现过程可以采用有限元分析软件Abaqus完成，上述具体实现过程为现有技术，此处不进行赘述。
S1023、根据各组所述第一载荷循环的循环次数和所述第一载荷循环对应的应力强度因子幅值，获得所述结构件在所述单个载荷历程内的缺陷尺寸增加量；
具体地，所述检修周期制定装置在获得各组所述第一载荷循环的循环次数和所述第一载荷循环对应的应力强度因子幅值之后，可以根据各组所述第一载荷循环的循环次数和所述第一载荷循环对应的应力强度因子幅值获得所述结构件在所述单个载荷历程内的缺陷尺寸增加量。
例如，所述检修周期制定装置根据公式
计算获得所述结构件在所述单个载荷历程内的缺陷尺寸增加量，其中，Δa为所述缺陷尺寸增加量，n为所述预设数量，Ni为第i组第一载荷循环的循环次数，(ΔKa)i为第i组第一载荷循环对应的应力强度因子幅值，C和M为常数，C和M根据所述结构件的材料确定。
S1024、若判断获知所述初始缺陷尺寸与Q+1个所述单个载荷历程的缺陷尺寸增加量之和大于所述临界缺陷尺寸且所述初始缺陷尺寸与Q个所述单个载荷历程的缺陷尺寸增加量之和小于或者等于所述临界缺陷尺寸，则将Q个所述单个载荷历程之和作为所述理论运营里程；作为所述理论运营里程；其中，Q为正整数。
具体地，由于所述轨道车辆的行驶线路通常都是固定，在本申请中，认为所述轨道车辆在固定线路上来回行驶，所述轨道车辆在所述固定线路上行驶一个来回，所述轨道车辆上的结构件经历一个载荷历程，所述结构件在每个所述单个载荷历程内的缺陷尺寸增加量相等。所述检修周期制定装置可以获得所述初始缺陷尺寸与Q+1个所述缺陷尺寸增加量之和d1，和获得所述初始缺陷尺寸与Q个所述缺陷尺寸增加量之和d2，所述检修周期制定装置将d1和d2分别与所述临界缺陷尺寸进行比较，如果d1大于所述临界缺陷尺寸且d2小于或者等于所述临界缺陷尺寸，说明所述结构件从所述初始缺陷尺寸扩展到所述临界缺陷尺寸时，所述轨道车辆可以在所述固定线路上行驶Q个来回，那么将Q个所述单个载荷历程之和作为所述理论运营里程，即所述理论运营里程S＝Q*s，s为所述单个载荷历程。其中，Q为正整数。
在上述各实施例的基础上，进一步地，所述根据各组所述第一载荷循环的循环次数和所述第一载荷循环对应的应力强度因子幅值，获得所述结构件在所述单个载荷历程内的缺陷尺寸增加量包括：
根据公式
计算获得所述结构件在所述单个载荷历程内的缺陷尺寸增加量，其中，Δa为所述缺陷尺寸增加量，n为所述预设数量，C和M为常数，Ni为第i组第一载荷循环的循环次数，(ΔKa)i为第i组第一载荷循环对应的应力强度因子幅值。
具体地，所述检修周期制定装置在获得各组所述第一载荷循环的循环次数和所述第一载荷循环对应的应力强度因子幅值之后，可以根据公式
计算获得所述结构件在所述单个载荷历程内的缺陷尺寸增加量，其中，Δa为所述缺陷尺寸增加量，n为所述预设数量，C和M为常数，Ni为第i组第一载荷循环的循环次数，(ΔKa)i为第i组第一载荷循环对应的应力强度因子幅值。其中，C和M是与所述结构件的材料有关的参数，根据所述结构件的材料确定。
图4为本发明再一实施例轨道车辆结构件的检修周期制定方法的流程示意图，在上述各实施例的基础上，进一步地，所述将所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱转化为预设数量组第一载荷循环，并获得每组所述第一载荷循环的循环次数、载荷平均值和载荷幅值包括：
S10211、获取所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱；
具体地，在所述轨道车辆运行的过程中，所述结构件受到的实际载荷是随机变化的，可以在所述结构件上粘贴电阻应变片，记录所述轨道车辆在所述固定线路上行驶一个来回，所述结构件的载荷-时间历程，即可获得所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱。所述检修周期制定装置可以获取所述载荷谱。
S10212、基于雨流计数法将所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱转化为多个第二载荷循环，并获得各个所述第二载荷循环的载荷平均值和载荷幅值；
具体地，雨流计数法是公认比较合理的循环计数法，考虑了材料的应力-应变特性，有一定的力学依据，并与疲劳损伤的机理相吻合。所述检修周期制定装置采用雨流计数法可以将所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱转化为多个第二载荷循环，并可以根据每个所述第二载荷循环包括的各个所述载荷获得每个所述第二载荷循环的载荷幅值，并根据每个所述第二载荷循环包括的各个所述载荷以及所述载荷的数量，获得每个所述第二载荷循环的载荷平均值。
例如，第二载荷循环A包括25个所述载荷，其中，所述载荷的最大值为Pmax，所述载荷的最小值为Pmin，第二载荷循环A的载荷幅值为Pmax-Pmin，第二载荷循环A的载荷平均值为
其中，Pi为第二载荷循环A包括的第i个所述载荷。
S10213、根据各个所述第二载荷循环的载荷平均值和载荷幅值以及预设规则对各个所述第二载荷循环进行分类，获得所述预设数量组所述第一载荷循环以及各组所述第一载荷循环的循环次数、载荷平均值和载荷幅值。
具体地，所述检修周期制定装置在获得各个所述第二载荷循环的载荷平均值和载荷幅值之后，根据各个所述第二载荷循环的载荷平均值和载荷幅值以及预设规则对各个所述第二载荷循环进行分类。基于各个所述第二载荷循环的载荷平均值中的最大值和最小值可以将各个所述第二载荷循环的载荷平均值分为j类，每类所述第二载荷循环的载荷平均值对应一个载荷平均值的范围，基于各个所述第二载荷循环的载荷幅值中的最大值和最小值可以将各个所述第二载荷循环的载荷幅值分为k类，每类所述第二载荷循环的载荷幅值对应一个载荷幅值的范围，j与k的乘积等于所述预设数量。所述预设规则为如果所述第二载荷循环的载荷平均值在所述载荷平均值的范围内且所述第二载荷循环的载荷幅值在所述载荷幅值的范围内，那么所述第二载荷循环属于所述载荷平均值的范围和所述载荷幅值的范围对应的那一类所述第二载荷循环，每类所述第二载荷循环对应一个所述载荷平均值的范围和一个所述载荷幅值的范围。所述检修周期制定装置在完成对各个所述第二载荷循环的分类之后，将每类所述第二载荷循环作为一组所述第一载荷循环，将每类所述第二载荷循环包括的所述第二载荷循环的数量作为对应的一组所述第一载荷循环的循环次数，将所述载荷幅值的范围的中间值作为对应的各组所述第一载荷循环的载荷幅值，将所述载荷平均值的范围的中间值作为对应的各组所述第一载荷循环的载荷平均值。其中，j和k为正整数，根据实际经验进行设置，本发明实施例不做限定；所述载荷平均值的范围和所述载荷幅值的范围根据实际经验进行设置，本发明实施例不做限定。
例如，所述检修周期制定装置获得2000个所述第二载荷循环，2000个所述第二载荷循环的载荷平均值中的最大值为118MPa，2000个所述第二载荷循环的载荷平均值中的最小值为1MPa，2000个所述第二载荷循环的载荷幅值中的最大值为197MPa，2000个所述第二载荷循环的载荷幅值中的最小值为20MPa。可以将各个所述第二载荷循环的载荷平均值分为8类，8类所述第二载荷循环的载荷平均值的对应的载荷平均值的范围分别为(0～15]MPa、(15～30]MPa、(30～45]MPa、(45～60]MPa、(60～75]MPa、(75～90]MPa、(90～105]MPa、(105～120]MPa。可以将各个所述第二载荷循环的载荷幅值分为8类，8类所述第二载荷循环的载荷幅值对应的载荷幅值的范围分别为(0～25]MPa、(25～50]MPa、(50～75]MPa、(75～100]MPa、(100～125]MPa、(125～150]MPa、(150～175]MPa、(175～200]MPa。基于所述第二载荷循环的载荷幅值分类和所述第二载荷循环的载荷平均值分类，可以将所述第二载荷循环分为64类，每类所述第二载荷循环对应一个所述载荷幅值的范围和一个所述载荷平均值的范围，将每类所述第二载荷循环作为一组所述第一载荷循环，可以获得64组所述第一载荷循环。
所述检修周期制定装置将所述第二载荷循环的载荷平均值分别与每类所述第二载荷循环的载荷平均值对应的载荷平均值的范围进行比较，并且将所述第二载荷循环的载荷幅值分别与每类所述第二载荷循环的载荷幅值对应的载荷幅值的范围进行比较，如果所述第二载荷循环的载荷平均值在第i类所述第二载荷循环的载荷平均值对应的载荷平均值的范围内且所述第二载荷循环的载荷幅值在第j类所述第二载荷循环的载荷幅值对应的载荷幅值的范围内，那么所述第二载荷循环属于第i类所述第二载荷循环的载荷平均值和第j类所述第二载荷循环的载荷幅值对应的那一类所述第二载荷循环。所述检修周期制定装置对每个所述第二载荷循环重复上述分类过程，可以将2000个所述第二载荷循环分配到64类所述第二载荷循环中，从而可以获得64组所述第一载荷循环，将每类所述第二载荷循环中包括的第二载荷循环的数量作为对应的一组所述第一值载荷循环的循环次数，可理解的是所述循环次数可以为0。所述检修周期制定装置将每类所述第二载荷循环的载荷幅值的范围中间值作为对应的各组所述第一载荷循环的载荷均值，8类所述第二载荷循环的载荷幅值的范围中间值分别为
所述检修周期制定装置将每类所述第二载荷循环的载荷平均值的范围中间值作为对应的各组所述第一载荷循环的载荷平均值，8类所述第二载荷循环的载荷平均值的范围中间值分别为
在上述各实施例的基础上，进一步地，所述临界缺陷尺寸确定规则为基于断裂韧性法的临界缺陷尺寸确定规则、基于几何尺寸阈值法的临界缺陷尺寸确定规则和基于扩展速率法的临界缺陷尺寸确定规则三种中的至少一种；其中，所述基于几何尺寸阈值法的临界缺陷尺寸确定规则包括：根据基于断裂韧性法的临界缺陷尺寸确定规则或者所述基于扩展速率法的临界缺陷尺寸确定规则获得待确定临界缺陷尺寸之后，若判断获知所述待确定临界缺陷尺寸小于临界阈值，则将所述待确定临界缺陷尺寸作为所述临界缺陷尺寸。
具体地，基于断裂韧性法的临界缺陷尺寸确定规则是将所述结构件在静载荷状态下，所述结构件的材料达到断裂韧性Kc时所述结构件的缺陷尺寸作为所述临界缺陷尺寸。对于所述结构件，可以将所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱中的最大载荷作为所述静载荷，在已知所述结构件的材料的断裂韧性Kc和所述静载荷时，可以通过有限元分析的方法获得所述临界缺陷尺寸。其中，基于断裂韧性法确定所述结构件的临界缺陷尺寸的具体过程为现有技术，此处不进行赘述。
基于扩展速率法的临界缺陷尺寸确定规则是将所述结构件在疲劳载荷作用下，所述结构件的缺陷裂纹的扩展速率达到预设扩展速率时所述结构件的缺陷尺寸作为所述临界缺陷尺寸。根据Paris公式
其中，
为所述扩展速率，C和M为常数，由所述结构件的材料确定，在所述预设扩展速率已知的情况下，根据Paris公式可以计算获得所述预设扩展速率对应的ΔKa。可以将所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱中的最大载荷作为所述疲劳载荷，根据所述预设扩展速率对应的ΔKa和所述疲劳载荷，通过有限元分析的方法获得所述临界缺陷尺寸。其中，所述预设扩展速率根据实际需要进行设置，本发明实施例不做限定。
所述基于几何尺寸阈值法的临界缺陷尺寸确定规则包括基于断裂韧性法的临界缺陷尺寸确定规则或者所述基于扩展速率法的临界缺陷尺寸确定规则获得所述结构件的缺陷尺寸，将所述缺陷尺寸作为待确定临界缺陷尺寸，然后将所述待确定临界缺陷尺寸与临界阈值进行比较，如果所述待确定临界缺陷尺寸小于所述临界阈值，那么将所述待确定临界缺陷尺寸作为所述临界缺陷尺寸。其中，所述临界阈值根据架构件进行设置，例如所述结构件为车轴，可以将车轴的直径的三分之一作为所述临界阈值，本发明实施例不做限定。
可理解的是，为了保证所述临界缺陷尺寸的可靠性，可以将基于断裂韧性法的临界缺陷尺寸确定规则、基于几何尺寸阈值法的临界缺陷尺寸确定规则和基于扩展速率法的临界缺陷尺寸确定规则组合使用。
例如，基于断裂韧性法的临界缺陷尺寸确定规则获得的缺陷尺寸为x，基于几何尺寸阈值法的临界缺陷尺寸确定规则获得的缺陷尺寸为y，基于扩展速率法的临界缺陷尺寸确定规则获得的缺陷尺寸为z，那么可以将x、y和z中的最小值，作为所述临界缺陷尺寸。
图5为本发明一实施例轨道车辆结构件的检修周期制定装置的结构示意图，如图5所示，本发明提供的轨道车辆结构件的检修周期制定装置包括第一获得单元501、第二获得单元502和确定单元503，其中：
第一获得单元501用于获得结构件的初始缺陷尺寸，所述初始缺陷尺寸是在所述结构件的检修过程中基于所述结构件的无损检测获得的；第二获得单元502用于根据所述初始缺陷尺寸、临界缺陷尺寸以及所述结构件在单个载荷历程内的载荷谱，获得所述结构件从所述初始缺陷尺寸扩展到所述临界缺陷尺寸的理论运营里程；其中，所述临界缺陷尺寸是根据预设的临界缺陷尺寸确定规则获得的扩展到；确定单元503用于根据所述理论运营里程确定所述结构件的检修周期。
具体地，在对轨道车辆的结构件进行检修时，可以采用例如超声、渗透、涡流、磁粉等无损检测方法对所述结构件进行缺陷检测，获得所述结构件的检测缺陷尺寸，所述检测缺陷尺寸可以是所述结构件的缺陷的裂纹长度或者裂纹深度。第一获得单元501可以获得所述检测缺陷尺寸，然后将所述检测缺陷尺寸带入到检出率计算公式，获得所述检测缺陷尺寸的检出率，再将所述检测缺陷尺寸的检出率与预设值进行比较，如果所述检测缺陷尺寸的检出率大于所述预设值，那么将所述检测缺陷尺寸作为初始缺陷尺寸，从而获得所述结构件的初始缺陷尺寸。其中，所述结构件例如为车轴、受电弓等在所述轨道车辆上具有一定形状结构,并能够承受载荷的作用的构件；所述检出率计算公式是预设的；所述阈值根据实际经验进行设置，本发明实施例不做限定。
在所述轨道车辆运行的过程中，所述结构件受到的实际载荷是随机变化的，可以在所述结构件上粘贴电阻应变片，记录所述轨道车辆在所述固定线路上行驶一个来回，所述结构件的载荷-时间历程，即可获得所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱。第二获得单元502可以获得所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱。第二获得单元502根据获得的所述初始缺陷尺寸、临界缺陷尺寸以及所述结构件在单个载荷历程内的载荷谱，可以得到所述结构件从所述初始缺陷尺寸扩展到所述临界缺陷尺寸的理论运营里程。其中，所述单个载荷历程为所述轨道车辆在所述固定线路上行驶一个来回的车程。
确定单元503在获得所述理论运营里程S之后，将所述理论运营里程除以安全系数β，从而获得所述结构件的检修周期S/β，即所述结构件所在的轨道车辆每运行S/β公里，对所述结构件检修一次。其中，所述安全系数根据实际经验进行设置，本发明实施例不做限定。
本发明提供的轨道车辆结构件的检修周期制定装置，由于能够获得结构件的初始缺陷尺寸，并根据初始缺陷尺寸、临界缺陷尺寸以及结构件在单个载荷历程内的载荷谱，获得结构件从初始缺陷尺寸扩展到临界缺陷尺寸的理论运营里程，然后根据理论运营里程确定结构件的检修周期，在保证轨道车辆安全运营的基础上，避免了对结构件的频繁检修，降低了检修成本。。
本发明提供的装置的实施例具体可以用于执行上述各方法实施例的处理流程，其功能在此不再赘述，可以参照上述方法实施例的详细描述。
图6为本发明一实施例电子设备的实体结构示意图，如图6所示，所述电子设备包括处理器(processor)601、存储器(memory)602和通信总线603；
其中，处理器601、存储器602通过通信总线603完成相互间的通信；
处理器601用于调用存储器602中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获得结构件的初始缺陷尺寸，所述初始缺陷尺寸是在所述结构件的检修过程中基于所述结构件的无损检测获得的；根据所述初始缺陷尺寸、临界缺陷尺寸以及所述结构件在单个载荷历程内的载荷谱，获得所述结构件从所述初始缺陷尺寸扩展到所述临界缺陷尺寸的理论运营里程；其中，所述临界缺陷尺寸是根据预设的临界缺陷尺寸确定规则获得的；根据所述理论运营里程确定所述结构件的检修周期。
本实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获得结构件的初始缺陷尺寸，所述初始缺陷尺寸是在所述结构件的检修过程中基于所述结构件的无损检测获得的；根据所述初始缺陷尺寸、临界缺陷尺寸以及所述结构件在单个载荷历程内的载荷谱，获得所述结构件从所述初始缺陷尺寸扩展到所述临界缺陷尺寸的理论运营里程；其中，所述临界缺陷尺寸是根据预设的临界缺陷尺寸确定规则获得的；根据所述理论运营里程确定所述结构件的检修周期。
本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：获得结构件的初始缺陷尺寸，所述初始缺陷尺寸是在所述结构件的检修过程中基于所述结构件的无损检测获得的；根据所述初始缺陷尺寸、临界缺陷尺寸以及所述结构件在单个载荷历程内的载荷谱，获得所述结构件从所述初始缺陷尺寸扩展到所述临界缺陷尺寸的理论运营里程；其中，所述临界缺陷尺寸是根据预设的临界缺陷尺寸确定规则获得的；根据所述理论运营里程确定所述结构件的检修周期。
此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，装置，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种轨道车辆结构件的检修周期制定方法，其特征在于，包括：
获得结构件的初始缺陷尺寸，所述初始缺陷尺寸是在所述结构件的检修过程中基于所述结构件的无损检测获得的；
根据所述初始缺陷尺寸、临界缺陷尺寸以及所述结构件在单个载荷历程内的载荷谱，获得所述结构件从所述初始缺陷尺寸扩展到所述临界缺陷尺寸的理论运营里程；其中，所述临界缺陷尺寸是根据预设的临界缺陷尺寸确定规则获得的；所述获得所述结构件从所述初始缺陷尺寸扩展到所述临界缺陷尺寸的理论运营里程，具体包括：
将所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱转化为预设数量组第一载荷循环，并获得每组所述第一载荷循环的循环次数、载荷平均值和载荷幅值；其中，将所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱转化为预设数量组第一载荷循环的过程为：将所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱转化为多个第二载荷循环，并获得各个所述第二载荷循环的载荷平均值和载荷幅值，基于各个所述第二载荷循环的载荷平均值中的最大值和最小值将各个所述第二载荷循环的载荷平均值分为j类，每类所述第二载荷循环的载荷平均值对应一个载荷平均值的范围，基于各个所述第二载荷循环的载荷幅值中的最大值和最小值将各个所述第二载荷循环的载荷幅值分为k类，每类所述第二载荷循环的载荷幅值对应一个载荷幅值的范围，j与k的乘积等于所述预设数量；如果所述第二载荷循环的载荷平均值在所述载荷平均值的范围内且所述第二载荷循环的载荷幅值在所述载荷幅值的范围内，那么所述第二载荷循环属于所述载荷平均值的范围和所述载荷幅值的范围对应的那一类所述第二载荷循环，每类所述第二载荷循环对应一个所述载荷平均值的范围和一个所述载荷幅值的范围；在完成对各个所述第二载荷循环的分类之后，将每类所述第二载荷循环作为一组所述第一载荷循环，将每类所述第二载荷循环包括的所述第二载荷循环的数量作为对应的一组所述第一载荷循环的循环次数，将所述载荷幅值的范围的中间值作为对应的各组所述第一载荷循环的载荷幅值，将所述载荷平均值的范围的中间值作为对应的各组所述第一载荷循环的载荷平均值；根据各组所述第一载荷循环的循环次数和所述第一载荷循环对应的应力强度因子幅值，根据公式
计算获得所述结构件在所述单个载荷历程内的缺陷尺寸增加量，其中，Δa为所述缺陷尺寸增加量，n为所述预设数量，C和M为常数，Ni为第i组第一载荷循环的循环次数，(ΔKa)i为第i组第一载荷循环对应的应力强度因子幅值；若判断获知所述初始缺陷尺寸与Q+1个所述缺陷尺寸增加量之和大于所述临界缺陷尺寸且所述初始缺陷尺寸与Q个所述缺陷尺寸增加量之和小于或者等于所述临界缺陷尺寸，则将Q个所述单个载荷历程之和作为所述理论运营里程；其中，Q为正整数；
根据所述理论运营里程确定所述结构件的检修周期；其中，根据所述理论运营里程确定所述结构件的检修周期，包括：
将所述理论运营里程S除以安全系数β，从而获得所述结构件的检修周期S/β。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得结构件的初始缺陷尺寸，所述初始缺陷尺寸是在所述结构件的检修过程中基于所述结构件的无损检测获得的包括：
获得所述结构件的检测缺陷尺寸，所述检测缺陷尺寸是在所述结构件的检修过程中对所述结构件进行无损检测获得的；
根据所述检测缺陷尺寸以及预设的检出率计算公式，获得所述检测缺陷尺寸的检出率；
若判断获知所述检出率大于预设值，则将所述检测缺陷尺寸作为所述初始缺陷尺寸。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述检出率计算公式为：
其中，P(a)为所述检测缺陷尺寸的检出率，a为所述检测缺陷尺寸，m和σ为常数。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述临界缺陷尺寸确定规则为基于断裂韧性法的临界缺陷尺寸确定规则、基于几何尺寸阈值法的临界缺陷尺寸确定规则和基于扩展速率法的临界缺陷尺寸确定规则三种中的至少一种；其中，所述基于几何尺寸阈值法的临界缺陷尺寸确定规则包括：根据基于断裂韧性法的临界缺陷尺寸确定规则或者所述基于扩展速率法的临界缺陷尺寸确定规则获得待确定临界缺陷尺寸之后，若判断获知所述待确定临界缺陷尺寸小于临界阈值，则将所述待确定临界缺陷尺寸作为所述临界缺陷尺寸。
5.一种轨道车辆结构件的检修周期制定装置，其特征在于，包括：
第一获得单元，用于获得结构件的初始缺陷尺寸，所述初始缺陷尺寸是在所述结构件的检修过程中基于所述结构件的无损检测获得的；
第二获得单元，用于根据所述初始缺陷尺寸、临界缺陷尺寸以及所述结构件在单个载荷历程内的载荷谱，获得所述结构件从所述初始缺陷尺寸扩展到所述临界缺陷尺寸的理论运营里程；其中，所述临界缺陷尺寸是根据预设的临界缺陷尺寸确定规则获得的；所述获得所述结构件从所述初始缺陷尺寸扩展到所述临界缺陷尺寸的理论运营里程，具体包括：
将所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱转化为预设数量组第一载荷循环，并获得每组所述第一载荷循环的循环次数、载荷平均值和载荷幅值；其中，将所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱转化为预设数量组第一载荷循环的过程为：将所述结构件在所述单个载荷历程内的载荷谱转化为多个第二载荷循环，并获得各个所述第二载荷循环的载荷平均值和载荷幅值，基于各个所述第二载荷循环的载荷平均值中的最大值和最小值将各个所述第二载荷循环的载荷平均值分为j类，每类所述第二载荷循环的载荷平均值对应一个载荷平均值的范围，基于各个所述第二载荷循环的载荷幅值中的最大值和最小值将各个所述第二载荷循环的载荷幅值分为k类，每类所述第二载荷循环的载荷幅值对应一个载荷幅值的范围，j与k的乘积等于所述预设数量；如果所述第二载荷循环的载荷平均值在所述载荷平均值的范围内且所述第二载荷循环的载荷幅值在所述载荷幅值的范围内，那么所述第二载荷循环属于所述载荷平均值的范围和所述载荷幅值的范围对应的那一类所述第二载荷循环，每类所述第二载荷循环对应一个所述载荷平均值的范围和一个所述载荷幅值的范围；在完成对各个所述第二载荷循环的分类之后，将每类所述第二载荷循环作为一组所述第一载荷循环，将每类所述第二载荷循环包括的所述第二载荷循环的数量作为对应的一组所述第一载荷循环的循环次数，将所述载荷幅值的范围的中间值作为对应的各组所述第一载荷循环的载荷幅值，将所述载荷平均值的范围的中间值作为对应的各组所述第一载荷循环的载荷平均值；根据各组所述第一载荷循环的循环次数和所述第一载荷循环对应的应力强度因子幅值，根据公式
计算获得所述结构件在所述单个载荷历程内的缺陷尺寸增加量，其中，Δa为所述缺陷尺寸增加量，n为所述预设数量，C和M为常数，Ni为第i组第一载荷循环的循环次数，(ΔKa)i为第i组第一载荷循环对应的应力强度因子幅值；若判断获知所述初始缺陷尺寸与Q+1个所述缺陷尺寸增加量之和大于所述临界缺陷尺寸且所述初始缺陷尺寸与Q个所述缺陷尺寸增加量之和小于或者等于所述临界缺陷尺寸，则将Q个所述单个载荷历程之和作为所述理论运营里程；其中，Q为正整数；
确定单元，用于根据所述理论运营里程确定所述结构件的检修周期；其中，根据所述理论运营里程确定所述结构件的检修周期，包括：
将所述理论运营里程S除以安全系数β，从而获得所述结构件的检修周期S/β。
6.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器和通信总线，其中：
所述处理器和所述存储器通过所述通信总线完成相互间的通信；
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至3任一项所述的方法。
7.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至3任一项所述的方法。
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| CN109187240A (zh) | 2019-01-11 |
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