CN109813620A - 确定铁路道岔钢轨磨耗的方法及装置、存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种确定铁路道岔钢轨磨耗的方法及装置、存储介质、处理器。其中，该方法包括：建立车辆道岔的耦合动力学仿真模型；根据动力学仿真模型，模拟得到车辆道岔轮轨接触的参数；根据模拟得到的车辆道岔接触参数，计算得到接触斑内的磨耗深度分布结果；进而获取不同断面的磨耗速率；根据钢轨的不同断面的磨耗速率，获取用于迭代步的步长信息，根据不同断面的磨耗速率和用于迭代步的步长信息，计算得到迭代步的钢轨累积磨耗；如果迭代步内得到的钢轨累积磨耗的峰值达到极限值，发出更新信息，其中，更新信息用于表征需要对钢轨进行更新。本发明解决了现有技术中无法对道岔钢轨的磨耗进行合理准确预测的技术问题。

Description

确定铁路道岔钢轨磨耗的方法及装置、存储介质

技术领域

本发明涉及铁道磨耗计算领域，具体而言，涉及一种确定铁路道岔钢轨磨耗的方法及装置、存储介质、处理器。

背景技术

道岔是机车车辆实现转向或者跨线的关键铁路设备，其结构复杂、部件众多。高速道岔运营过程中，转辙器区的尖轨磨耗问题尤为普遍，磨耗会引起轨头廓形及尖轨基本轨相对位置的改变，会直接影响列车过岔时的轮轨接触状态和轮载过渡情况，进而会对列车运行的安全、稳定性产生严重的影响。另外，接触不良所引起的振动冲击、塑性变形、剥离掉块等问题也会严重降低车轮与道岔钢轨件的使用寿命。其中，磨耗问题也是导致尖轨报废下道的主要原因。

目前，针对此问题铁路工务部门多通过钢轨打磨、调整几何形位、更换钢轨件等措施进行定期整治，但均为基于工程经验和现场情况的被动性方法。而对于轮轨磨耗的仿真预测技术多是针对车轮磨耗或者区间线路钢轨磨耗进行仿真、由于道岔区的复杂性，针对道岔钢轨磨耗的仿真预测技术仍很少。另外，大多数技术在磨耗仿真中采用固定步长进行型面更新，这种更新方法一定程度上可提高计算效率但可能会在计算中造成误差累积甚至直接导致错误的发生，较难确保数值计算的可靠性和稳定性。

针对现有技术中无法对道岔钢轨的磨耗进行合理准确预测的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种确定铁路道岔钢轨磨耗的方法及装置、存储介质、处理器，以至少解决现有技术中无法对道岔钢轨的磨耗进行合理准确预测的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种确定铁路道岔钢轨磨耗的方法，包括：建立车辆道岔的耦合动力学仿真模型；根据所述动力学仿真模型，模拟得到车辆道岔轮轨接触的参数，所述参数包括以下至少之一：轮轨接触斑几何特征、接触斑内的滑动区黏着区分布、接触法向力、蠕滑速度、蠕滑力；根据所述模拟得到的车辆道岔接触参数，计算得到接触斑内的磨耗深度分布结果；叠加不同时刻所述接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果，进而获取不同断面的磨耗速率；根据所述钢轨的不同断面的磨耗速率，获取用于迭代步的步长信息，根据不同断面的磨耗速率和用于迭代步的步长信息，计算得到迭代步的钢轨累积磨耗；如果迭代步内得到的所述钢轨累积磨耗的峰值达到极限值，发出更新信息，其中，所述更新信息用于表征需要对所述钢轨进行更新。

进一步地，建立车辆道岔的耦合动力学仿真模型之前，所述方法还包括：建立车辆动力学模型；基于基本轨与尖轨的组合位置关系以及钢轨的变截面特性建立道岔动力学模型；建立轮轨接触计算模型；基于所述车辆动力学模型、所述道岔动力学模型和所述轮轨接触计算模型组成车辆道岔的耦合动力学仿真模型。

进一步地，叠加不同时刻所述接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果之前，所述方法包括：将接触斑进行离散化处理，得到N个矩形离散块；基于材料磨损理论模型计算每个所述矩形离散块的磨耗体积损失；基于所述磨耗体积损失计算得到每个所述矩形离散块对应的磨耗深度，其中，所述计算得到的每个所述矩形离散块对应的磨耗深度构成接触斑内的磨耗深度分布。

进一步地，叠加不同时刻所述接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果，进而获取不同断面的磨耗速率包括：将车轮通过钢轨断面的过程划分为M个时刻；将每个时刻接触斑在所述断面位置的磨耗依次叠加计算得到车轮滚过后所述断面产生的磨耗分布；叠加车辆同侧所有车轮对应的所述断面磨耗分布，获得所述车辆通过后所述断面产生的磨耗深度分布结果，进而获取所述断面的磨耗速率。

进一步地，根据钢轨的不同断面的磨耗速率，获取用于迭代步的步长信息，根据不同断面的磨耗速率和用于迭代步的步长信息，计算得到迭代步的钢轨累积磨耗包括：根据道岔钢轨所述不同断面的磨耗速率，确定不同断面中最大磨耗速率；设置每一迭代步的累积磨耗深度极限值，由磨耗深度限值和所述不同断面最大磨耗速率确定迭代步长；基于道岔钢轨不同断面的磨耗速率及所述迭代步步长确定所述迭代步钢轨不同断面的累积磨耗。

进一步地，发出更新信息之前，获得所述道岔钢轨不同断面累积磨耗深度分布之后，所述方法还包括：基于所述道岔钢轨不同断面累积磨耗深度分布对所述不同断面的钢轨型面进行更新；采用预设的函数对更新后的型面进行平滑处理，并将平滑处理后的型面代入下一迭代步计算。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种确定铁路道岔钢轨磨耗的装置，包括：建立单元，用于建立车辆道岔的耦合动力学仿真模型；第一得到单元，用于根据所述动力学仿真模型，模拟得到车辆道岔轮轨接触的参数，所述参数包括以下至少之一：轮轨接触斑几何特征、接触斑内的滑动区黏着区分布、接触法向力、蠕滑速度、蠕滑力；第一计算单元，用于根据所述模拟得到的车辆道岔接触参数，计算得到接触斑内的磨耗深度分布结果；第一获取单元，用于叠加不同时刻所述接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果，进而获取不同断面的磨耗速率；第二获取单元，用于根据所述钢轨的不同断面的磨耗速率，获取用于迭代步的步长信息，根据不同断面的磨耗速率和用于迭代步的步长信息，计算得到迭代步的钢轨累积磨耗；更新单元，用于如果迭代步内得到的所述钢轨累积磨耗的峰值达到极限值，发出更新信息，其中，所述更新信息用于表征需要对所述钢轨进行更新。

进一步地，所述装置还包括：第一建立单元，用于建立车辆道岔的耦合动力学仿真模型之前，建立车辆动力学模型；第二建立单元，基于基本轨与尖轨的组合位置关系以及钢轨的变截面特性建立道岔动力学模型；第三建立单元，建立轮轨接触计算模型；基于所述车辆动力学模型、所述道岔动力学模型和所述轮轨接触计算模型组成车辆道岔的耦合动力学仿真模型。

进一步地，所述装置包括：离散单元，用于叠加不同时刻所述接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果之前，将接触斑进行离散化处理，得到N个矩形离散块；第二计算单元，用于基于材料磨损理论模型计算每个所述矩形离散块的磨耗体积损失；第二得到单元，用于基于所述磨耗体积损失计算得到每个所述矩形离散块对应的磨耗深度，其中，所述计算得到的每个所述矩形离散块对应的磨耗深度构成接触斑内的磨耗深度分布。

进一步地，所述第一获取单元包括：划分模块，将车轮通过所述钢轨断面的过程划分为M个时刻；第一得到模块，用于将每个时刻接触斑在所述断面位置的磨耗依次叠加计算得到车轮滚过后所述断面产生的磨耗分布；叠加模块，用于叠加车辆同侧所有车轮对应的所述断面磨耗分布，获得所述车辆通过后所述断面产生的磨耗深度分布结果，进而获取所述断面的磨耗速率。

进一步地，所述第二获取单元包括：第一确定模块，用于根据道岔钢轨所述不同断面的磨耗速率，确定不同断面中最大磨耗速率；第二确定模块，用于设置每一迭代步的累积磨耗深度极限值，由磨耗深度限值和所述不同断面最大磨耗速率确定迭代步长；第二确定模块，用于基于道岔钢轨不同断面的磨耗速率及所述迭代步步长确定所述迭代步钢轨不同断面的累积磨耗。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其中，所述程序运行时执行上述任一项所述的确定铁路道岔钢轨磨耗的方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述任一项所述的确定铁路道岔钢轨磨耗的方法。

在本发明实施例中，通过建立车辆道岔的耦合动力学仿真模型；根据动力学仿真模型，模拟得到车辆道岔轮轨接触的参数，参数包括以下至少之一：轮轨接触斑几何特征、接触斑内的滑动区黏着区分布、接触法向力、蠕滑速度、蠕滑力；根据模拟得到的车辆道岔接触参数，计算得到接触斑内的磨耗深度分布结果；叠加不同时刻接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果，进而获取不同断面的磨耗速率；根据钢轨的不同断面的磨耗速率，获取用于迭代步的步长信息，根据不同断面的磨耗速率和用于迭代步的步长信息，计算得到迭代步的钢轨累积磨耗；如果迭代步内得到的钢轨累积磨耗的峰值达到极限值，发出更新信息，其中，更新信息用于表征需要对钢轨进行更新，达到了计算道岔钢轨的磨耗的目的，从而实现了根据磨耗结果对钢轨进行维修和设计提供依据，进而解决了现有技术中无法对道岔钢轨的磨耗进行合理准确预测的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的确定铁路道岔钢轨磨耗的方法的流程图；

图2是根据本发明优选实施例的高速车辆转向架模型的示意图；

图3是根据本发明优选实施例的道岔区异形钢轨截面的空间过渡的示意图；

图4是根据本发明优选实施例的高速道岔动力学模型的示意图；

图5是根据本发明优选实施例的接触斑离散化的示意图；

图6是根据本发明优选实施例的磨耗体积损失的示意图；

图7是根据本发明优选实施例的选取磨耗系数的示意图；

图8是根据本发明优选实施例的车轮通过钢轨某断面时从接触斑前端进入该断面至该接触斑后端离开该断面过程的示意图；

图9是根据本发明优选实施例的钢轨型面坐标系水平坐标的函数；

图10是根据本发明优选实施例的道岔钢轨磨耗发展仿真预测的流程图；

图11是根据本发明实施例的仿真预测结果(一)的示意图；

图12是根据本发明实施例的仿真预测结果(二)的示意图；以及

图13是根据本发明实施例的确定铁路道岔钢轨磨耗的装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明实施例，还提供了确定铁路道岔钢轨磨耗的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

下面将对本发明实施例的确定铁路道岔钢轨磨耗的方法进行详细说明。

图1是根据本发明实施例的确定铁路道岔钢轨磨耗的方法的流程图，如图1所示，该确定铁路道岔钢轨磨耗的方法包括如下步骤：

步骤S102，建立车辆道岔的耦合动力学仿真模型。

需要说明的是，在建立车辆道岔的耦合动力学仿真模型之前，上述方法还可以包括：建立车辆动力学模型；然后基于基本轨与尖轨的组合位置关系以及钢轨的变截面特性建立道岔动力学模型；建立轮轨接触计算模型；最后基于车辆动力学模型、道岔动力学模型和轮轨接触计算模型组成车辆道岔的耦合动力学仿真模型。

步骤S104，根据动力学仿真模型，模拟得到车辆道岔轮轨接触的参数，参数包括以下至少之一：轮轨接触斑几何特征、接触斑内的滑动区黏着区分布、接触法向力、蠕滑速度、蠕滑力。

步骤S106，根据模拟得到的车辆道岔接触参数，计算得到接触斑内的磨耗深度分布结果。

步骤S108，叠加不同时刻接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果，进而获取不同断面的磨耗速率。

需要说明的是，叠加不同时刻接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果，进而获取不同断面的磨耗速率可以包括：将车轮通过钢轨断面的过程划分为M个时刻；将每个时刻接触斑在断面位置的磨耗依次叠加计算得到车轮滚过后断面产生的磨耗分布；叠加车辆同侧所有车轮对应的断面磨耗分布，获得车辆通过后断面产生的磨耗深度分布结果，进而获取断面的磨耗速率。

还需要说明的是，叠加不同时刻接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果之前，上诉方法可以包括：将接触斑进行离散化处理，得到N个矩形离散块；基于材料磨损理论模型计算每个矩形离散块的磨耗体积损失；基于磨耗体积损失计算得到每个矩形离散块对应的磨耗深度，其中，计算得到的每个矩形离散块对应的磨耗深度构成接触斑内的磨耗深度分布。其中，N是为正整数的。

步骤S110，根据钢轨的不同断面的磨耗速率，获取用于迭代步的步长信息，根据不同断面的磨耗速率和用于迭代步的步长信息，计算得到迭代步的钢轨累积磨耗。

需要说明的是，根据钢轨的不同断面的磨耗速率，获取用于迭代步的步长信息，根据不同断面的磨耗速率和用于迭代步的步长信息，计算得到迭代步的钢轨累积磨耗可以包括：根据道岔钢轨不同断面的磨耗速率，确定不同断面中最大磨耗速率；设置每一迭代步的累积磨耗深度极限值，由磨耗深度限值和不同断面最大磨耗速率确定迭代步长；基于道岔钢轨不同断面的磨耗速率及迭代步步长确定迭代步钢轨不同断面的累积磨耗。

步骤S112，如果迭代步内得到的钢轨累积磨耗的峰值达到极限值，发出更新信息，其中，更新信息用于表征需要对钢轨进行更新。

通过上述步骤，通过建立车辆道岔的耦合动力学仿真模型；根据动力学仿真模型，模拟得到车辆道岔轮轨接触的参数，参数包括以下至少之一：轮轨接触斑几何特征、接触斑内的滑动区黏着区分布、接触法向力、蠕滑速度、蠕滑力；根据模拟得到的车辆道岔接触参数，计算得到接触斑内的磨耗深度分布结果；叠加不同时刻接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果，进而获取不同断面的磨耗速率；根据钢轨的不同断面的磨耗速率，获取用于迭代步的步长信息，根据不同断面的磨耗速率和用于迭代步的步长信息，计算得到迭代步的钢轨累积磨耗；如果迭代步内得到的钢轨累积磨耗的峰值达到极限值，发出更新信息，其中，更新信息用于表征需要对钢轨进行更新，达到了计算道岔钢轨的磨耗的目的，从而实现了根据磨耗结果对钢轨进行维修和设计提供依据，进而解决了现有技术中无法对道岔钢轨的磨耗进行合理准确预测的技术问题。

作为一个优选实施例，在发出更新信息之前，获得道岔钢轨不同断面累积磨耗深度分布之后，上述方法还可以包括：基于道岔钢轨不同断面累积磨耗深度分布对不同断面的钢轨型面进行更新；采用预设的函数对更新后的型面进行平滑处理，并将平滑处理后的型面代入下一迭代步计算。

本发明还提供了一种优选实施例，该优选实施例提供了一种高速铁路道岔转辙器区钢轨磨耗发展的数值预测方法。

本优选实施例提供了一种高速铁路道岔转辙器区钢轨磨耗发展的数值预测方法。该方法主要由4部分组成：车辆-道岔耦合动力学仿真、轮轨接触斑磨耗分布计算、钢轨型面磨耗叠加计算、道岔区钢轨磨耗发展的型面更新方法。

(1)车辆-道岔耦合动力学仿真

高速铁路道岔钢轨磨耗发展预测是在车辆-道岔耦合动力学和轮轨滚动接触计算基础上进行的，首先建立车辆-道岔耦合动力学仿真计算模型。

基于多体动力学理论，建立高速车辆模型。对车体、构架、轮对、轴箱等均采用6自由度刚体模拟，基于实测数据精确模拟二系空气弹簧及横向减振器、一系弹簧以及垂向减振器、抗蛇形减振器、牵引拉杆、横向止挡等结构部件间的非线性连接耦合作用，通过精细化建模确保模型尽可能与实际相符，如图2所示，高速车辆转向架模型的示意图。

轮轨接触计算主要基于Hertz接触理论及Kalker的FASTSIM算法进行，主要分为接触点位置探测、整体接触力学量计算(接触力、蠕滑率等)、以及接触斑局部接触力学量计算(接触应力、蠕滑应力、滑动速度等)。

道岔动力学模型充分考虑转辙器区基本轨与尖轨的组合位置关系以及钢轨的变截面特性，通过插值的方法实现道岔区异形钢轨截面的空间过渡，如图3所示，道岔区异形钢轨截面的空间过渡的示意图。充分考虑道岔区轨道的刚度与阻尼特性，刚度阻尼参数取值基于实测结果。如图4所示，高速道岔动力学模型的示意图。

轮轨接触计算中，为了求得法向力和蠕滑力的分布，将接触斑进行离散化处理，如图5所示，接触斑离散化示意图。接触斑坐标系原点位于接触斑中心，x轴、y轴分别对应轮轨接触面的纵向和横向。首先将接触斑沿y轴等分成n_y个长条，然后将每个长条均等分为n_x个矩形离散块，则每个矩形块尺寸为：

其中,(x，y)为离散块的中心在接触斑坐标系下的位置坐标；a，b分别为接触斑的半长轴、半短轴长度；dy、dx(y)分别为离散块沿y方向、x方向的长度，dx(y)由离散块y坐标决定。这种划分方法可以提高接触斑边界网格分辨率和结果精确性。接触斑经以上离散化后，通过迭代计算求得各网格上的蠕滑力及蠕滑速度，即得接触斑蠕滑力和蠕滑速度分布，同时完成接触斑滑动区、粘着区划分。通过将各网格内的蠕滑力累加得到接触斑的总蠕滑力。

(2)轮轨接触斑磨耗分布计算

基于车辆-轨道耦合动力学模型算得的轮轨接触斑几何特征、接触斑内滑动区和粘着区分布以及接触法向力和蠕滑速度分布计算接触斑内的磨耗深度分布。接触斑内网格划分与轮轨局部接触计算时保持一致，如图5所示，轮轨接触斑离散化示意图。

对接触斑的每个离散单元，基于Archard材料磨损理论模型计算其磨耗体积损失，如图6所示，磨耗体积损失的示意图。

公式(2)中，H为轮轨材料硬度；(x，y)为离散单元中心在接触斑坐标系下的位置坐标；ΔV_w(x，y)表示离散单元上的磨耗体积损失量；Δs(x，y)为离散单元处对应的轮轨相对滑动距离；k_w(x，y)为磨耗系数，根据离散单元处法向应力和相对滑动速度由图7得到，如图7所示选取磨耗系数的示意图。p(x，y)为离散单元中心位置的法向应力，根据赫兹接触理论，由下式计算：

公式(3)中，N为接触斑上总的法向接触力。

对于轮轨相对滑动距离Δs(x，y)，在轮轨接触计算过程中可以得到接触斑内粘着区、滑动区分布，如果所考虑的离散单元位于粘着区，则滑动距离Δs(x，y)＝0，没有磨耗发生；如果离散单元位于滑动区，Δs(x，y)由下式计算：

公式(4)中，V₀为车轮滚动速度，V(x，y)为离散单元处轮轨表面相对滑动速度，由下式计算：

公式(5)中，V_γ(x，y)表示刚体相对滑动速度分量，V_e(x，y)表示弹性形相对滑动速度分量；ξ_x、ξ_y、φ为接触斑纵向、横向、自旋蠕滑率，u(x,y)＝(u_x(x,y),u_y(x,y))为离散单元处弹性变形位移量。通常情况下弹性变形滑动分量V_e(x，y)比刚体滑动分量V_γ(x，y)小得多，因此计算中将其忽略。

通过以上计算过程，可以得到接触斑的每个离散单元上的磨耗体积损失ΔV_w(x，y)，进而由下式可以得到每个离散单元对应的磨耗深度ΔD_w(x，y)，即得轮轨接触斑内的磨耗深度分布。

(3)钢轨型面磨耗叠加计算

在得知轮轨接触斑内的磨耗深度分布后，下面考虑车轮通过钢轨某断面时所引起的断面磨耗深度分布。由图8可知，车轮通过钢轨某断面也就是从接触斑前端进入该断面至接触斑后端离开该断面的过程，如图8所示，车轮通过钢轨某断面时从接触斑前端进入该断面至该接触斑后端离开该断面过程的示意图。将整个过程划分为M个时刻，将每个时刻轮轨接触斑在该断面位置处的磨耗依次叠加，即可得到车轮滚过后该断面产生的磨耗分布。实际计算中为减小计算量，近似认为车轮滚动通过钢轨断面过程中接触斑的状态不变，即接触斑法向力、相对滑动、切向力等保持恒定，因此钢轨特定断面磨耗可直接由断面位置的接触斑磨耗分布沿线路方向叠加得到，即将接触斑内具有相同y坐标的离散单元处的磨耗深度相加，可得接触斑每一纵向长条上对应的磨耗深度，即所求钢轨断面的磨耗深度分布。

道岔区由多股变截面钢轨组成，不同位置的钢轨断面均不同，所对应的轮轨相互作用及磨耗情况也存在显著差异。因此对道岔区各个特征断面，分别通过以上计算得到特征断面的钢轨磨耗深度分布(接触斑坐标系下)，然后结合车轮滚过该特征断面时的轮轨接触点位置信息(接触点在钢轨型面坐标系下的位置坐标，动力学仿真可得)将磨耗分布定位到钢轨型面坐标系下，即得到车轮滚过该特征断面所引起的钢轨型面磨耗分布，将车辆同侧四个车轮对应的计算结果相加，即得车辆通过特征断面时相应侧钢轨磨耗深度分布，定义为钢轨磨耗速率c^r。如图9所示，c^r为钢轨型面坐标系水平坐标y^r的函数，即图9所示钢轨型面坐标系水平坐标的函数；这样，对于道岔区中的任一特征断面(断面编号k)，其对应的钢轨磨耗速率分别为下标l、r分别表示左股钢轨和右股钢轨。

(4)岔区钢轨磨耗发展的型面更新方法

轮轨动力相互作用是钢轨磨耗产生的根源，而钢轨磨耗会引起钢轨表面的材料损失，进而造成钢轨型面的改变，型面变化反过来又会对轮轨接触几何关系和动力相互作用产生显著影响。因此，钢轨的磨耗演化是一个交互作用的过程，钢轨型面逐渐、连续地改变。而在对钢轨的磨耗演化进行数值模拟时，是无法对连续过程进行仿真的，必须进行适当的离散化处理。因此将钢轨的磨耗演化考虑为分段离散的过程，通过迭代计算实现，在每一迭代步中，假设钢轨型面固定不变，型面变化引起的轮轨动力行为的变化忽略不计，因此每一迭代步中的磨耗发展为线性变化。每一迭代步最后，由磨耗速率结果以及迭代步步长信息，计算当前迭代步的钢轨累积磨耗，更新型面。更新后的型面作为下一迭代步计算的初始型面输入。

在迭代计算过程中，每一迭代步步长的选择是一个重要的问题。对于钢轨磨耗演化而言，步长的意义为一个迭代步内车辆通过的次数。步长取得过小会造成巨大的计算代价，而步长过大将降低数值模型的精确性和稳定性。采用固定的步长可使数值计算更为简单、效率更高，但是如果再某一迭代步的计算中出现一些意外偏差造成算得的磨耗速率结果过大，由于步长是固定的，相应地将会造成当前迭代步的累积磨耗过大，这将导致错误的计算结果或直接导致后续计算无法进行。

因此，本发明采用了一种自适应步长的算法，在每一迭代步，设定钢轨累积磨耗峰值达到固定限值时，当前迭代步终止，执行型面更新。由于每一迭代步的钢轨累积磨耗与磨耗速率结果以及迭代步步长信息存在对应关系，可见每一迭代步的步长根据实际磨耗速率而不断调整变化，这种自适应步长策略可有效地避免错误的出现，同时能够减小误差积累，改善数值模型的可靠性和稳定性。下面具体介绍这种自适应步长的型面更新方法。每一迭代步的具体计算过程如下：

首先，通过动力学仿真和磨耗计算得到道岔区各个特征断面钢轨的磨耗速率然后计算所有特征断面的钢轨磨耗速率结果中的最大值：

根据迭代步内磨耗发展的线性假设，在每一迭代步中道岔区各特征断面的左、右钢轨的磨耗速率是固定不变的。设置每一迭代步的累积磨耗深度限值为ξ^r，则在迭代步内车辆通过道岔的次数(即迭代步步长)由下式计算：

在确定了步长信息后，迭代步内道岔区各特征断面左、右股钢轨的累积磨耗可由下式计算得到：

式中，表示迭代步内的各个特征断面左、右钢轨的型面累积磨耗深度分布。y^r为钢轨型面坐标系水平坐标的函数。

最后，根据钢轨累积磨耗计算结果对各个特征断面钢轨型面进行更新，更新后的型面作为初始型面代入下一迭代步进行计算。值得注意的是，通常情况下并非平滑的分布曲线，而是存在一些尖锐形状变化(主要由高非线性的轮轨滚动接触计算引起)。相应地，更新后的型面也会对应出现这种尖锐变化，这与现场实际情况存在差异。因此，在每一迭代步，有必要在钢轨型面更新后对新的型面进行适当的平滑处理。该优先实施采用B样条函数来对更新后的型面进行平滑处理，然后将平滑处理后的型面作为初始型面代入下一迭代步计算。

综上，可建立起完整的道岔区钢轨磨耗演化数值仿真预测模型。可以看出其涉及车辆-道岔耦合动力学分析、轮轨局部接触计算、Archard材料磨损模型、接触斑磨耗分布计算、钢轨断面磨耗叠加模型以及自适应步长的钢轨型面更新算法等内容，过程较为复杂。为了能够更清晰明确地呈现整个计算过程，图10所示道岔钢轨磨耗发展仿真预测的流程图。详细描述如下。

其中，由该道岔钢轨磨耗发展仿真预测流程图可以看出，根据车辆动力学模型、轮轨滚动接触计算以及道岔动力学模型获得车辆-道岔系统耦合动力学模型；然后获得轮轨接触斑几何/力学量分布；基于Archard材料磨损理论计算得到接触斑磨耗分布，通过磨耗叠加模型得到钢轨型面磨耗分布；进而可以获得不同特征断面的钢轨磨耗速率；确定不同特征断面的磨耗速率中的钢轨磨耗速率峰值；根据峰值和预设值计算得车辆通过道岔次数N(迭代步步长)；进而计算迭代步内不同特征断面在不同时刻的累积磨耗分布，即当前时刻的磨耗分布作为下一次迭代计算的输入，当磨耗值达到峰值则发出更新信息。其中，为了减小与现场实际情况存在差异。在每一迭代步，有必要在钢轨型面更新后对新的型面进行适当的平滑处理。可以采用B样条函数来对更新后的型面进行平滑处理，然后将平滑处理后的型面作为初始型面代入下一迭代步计算。

该优选实施例描述了整个高速铁路道岔转辙器区钢轨磨耗发展仿真预测的计算过程和方法。方法的关键点主要在于4个方面：(1)高速铁路车辆-道岔耦合动力学仿真模型；(2)轮轨接触斑磨耗分布计算模型；(3)钢轨型面磨耗叠加计算模型；(4)道岔区钢轨磨耗发展的型面更新算法。

此外，与既有技术相比，上述优选实施例的方法主要优点如下：1)能够针对高速铁路道岔转辙器区钢轨的磨耗发展理论进行预测；2)与目前仅有的道岔钢轨磨耗预测技术仅可考虑尖轨磨耗，且考虑的道岔特征断面较少，不能整体给出道岔转辙器区钢轨的磨耗发展。该方法可同时预测道岔转辙器区尖轨和对侧基本轨的磨耗发展，并且可考虑更多、更密集的特征断面，可以整体地给出较为准确的道岔转辙器区钢轨磨耗的空间三维分布；3)既有技术采用的是固定步长的钢轨型面更新算法，该方法创新性地采用自适应步长的钢轨型面更新方法，可大大提高数值计算稳定性和可靠性；4)该方法可以采用自编程序以实现数值计算，可获取轮轨局部接触信息、接触斑内磨耗分布信息、钢轨型面磨耗速率信息、累积磨耗发展、型面演变过程等各个阶段的计算结果，可为应用者提供所需要的全部数据结果信息，且模型方法的可调试、改进能力强。

为了更清楚地说明上述优选实施例的方法和使用效果，通过以下实施例对优选实施的方法进行了验证。

基于优选实施例的方法，对18号高速道岔转辙器区尖轨和基本轨的磨耗发展情况进行计算分析。数值仿真工况设置：18号高速道岔，图号客专线(07)009，道岔前直线段长度设置为20m。车辆模型采用CRH2A动车参数，直向通过道岔速度250km/h，侧向通过道岔速度80km/h。道岔特征断面选取见表1，如表1所示18号高速道岔转辙器区的特征断面选取。分别对直向通过岔和侧向通过道岔时道岔的各个特征断面位置各钢轨件的磨耗发展进行计算预测，采用自适应步长的钢轨型面更新算法，每一迭代步终止的累积磨耗深度限值为0.1mm。

表1

具体仿真预测结果只展示了反复列车荷载作用下转辙器区部分特征断面位置尖轨和基本轨的型面累积磨耗发展过程，如图10-图11所示。

根据仿真预测结果：车辆通过道岔转辙器区时，实现了股道变换和轮载过渡，在转辙器区不同断面位置由于钢轨形状的差异变化，轮轨相互作用特征存在较大的不同，相应地，不同断面位置、不同钢轨件的磨耗分布和发展规律也存在明显的区别。随着通过总重的不断增加，转辙器区钢轨磨耗越来越严重。

列车直向通过道岔时：(1)轮载过渡发生于尖轨顶宽20mm断面～50mm断面之间，钢轨磨耗分布从基本轨轨头中部区域逐渐转移到尖轨轨头顶部区域。(2)对侧基本轨磨耗主要分布于轨头中部区域，轮载过渡前磨耗区域向工作边侧有少量移动，轮载过渡开始后向轨头中部回移。(3)轮载过渡区段尖轨侧的磨耗发展明显较快，对侧基本轨则在轮载过渡前磨耗发展加快，轮载过渡开始后磨耗发展逐渐减缓。(4)轮载过渡区段前尖轨侧的磨耗小于对侧基本轨，轮载过渡区段尖轨侧的磨耗显著大于对侧基本轨，轮载过渡完成后尖轨侧磨耗略大于对侧基本轨。

列车侧向通过道岔时：(1)列车进入道岔即贴靠尖轨运行，5mm断面开始即出现尖轨侧磨，随着尖轨的逐渐加宽和紧密贴基本轨外移，尖轨的轨肩始终存在较严重磨耗，密贴基本轨磨耗分布范围逐渐变宽并向工作边侧移动。(2)至50mm断面时轮载过渡完成，磨耗分布全部转移至尖轨，主要分布在轨肩和轨头顶部两个区域。(3)对侧基本轨磨耗在轮载过渡完成前主要分布于轨头中部，磨耗分布范围基本不变，磨耗发展逐渐加快，轮载过渡完成后磨耗发展有所减缓并在轨肩区域开始出现磨耗。(4)列车侧向通过道岔时始终贴靠尖轨工作边运行，尖轨侧磨耗显著大于对侧基本轨，尖轨全断面后磨耗发展趋缓。

综上，基于本发明的预测方法得到的高速铁路道岔转辙器区钢轨的磨耗发展规律与现场实际情况相符，不同特征断面位置的尖轨和基本轨磨耗分布范围、区域变化以及磨耗深度数量与现场实际测试结果较为接近。对本发明预测方法的合理可靠性进行了验证。另外，通过对实施例进行实际计算证明，本发明优选实施例的方法参数输入简单、建模效率和计算速度较高、结果输出便于处理，具有较好的使用体验。

根据本发明实施例，还提供了一种确定铁路道岔钢轨磨耗的装置实施例，需要说明的是，该确定铁路道岔钢轨磨耗的装置可以用于执行本发明实施例中的确定铁路道岔钢轨磨耗的方法，也即本发明实施例中的确定铁路道岔钢轨磨耗的方法可以在该确定铁路道岔钢轨磨耗的装置中执行。

图13是根据本发明实施例的确定铁路道岔钢轨磨耗的装置的示意图，如图13所示，该确定铁路道岔钢轨磨耗的装置可以包括：建立单元1301、第一得到单元1303、第一计算单元1305、第一获取单元1307、第二获取单元1309以及更新单元1311。详细描述如下。

建立单元1301，用于建立车辆道岔的耦合动力学仿真模型。

第一得到单元1303，用于根据动力学仿真模型，模拟得到车辆道岔轮轨接触的参数，参数包括以下至少之一：轮轨接触斑几何特征、接触斑内的滑动区黏着区分布、接触法向力、蠕滑速度、蠕滑力。

第一计算单元1305，用于根据模拟得到的车辆道岔接触参数，计算得到接触斑内的磨耗深度分布结果。

第一获取单元1307，用于叠加不同时刻接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果，进而获取不同断面的磨耗速率。

需要说明的是，上述第一获取单元可以包括：划分模块，将车轮通过钢轨断面的过程划分为M个时刻；第一得到模块，用于将每个时刻接触斑在断面位置的磨耗依次叠加计算得到车轮滚过后断面产生的磨耗分布；叠加模块，用于叠加车辆同侧所有车轮对应的断面磨耗分布，获得车辆通过后断面产生的磨耗深度分布结果，进而获取断面的磨耗速率。其中，M是正整数，例如M可以取值为10。

第二获取单元1309，用于根据钢轨的不同断面的磨耗速率，获取用于迭代步的步长信息，根据不同断面的磨耗速率和用于迭代步的步长信息，计算得到迭代步的钢轨累积磨耗。

需要说明的是，上述第二获取单元可以包括：第一确定模块，用于根据道岔钢轨不同断面的磨耗速率，确定不同断面中最大磨耗速率；第二确定模块，用于设置每一迭代步的累积磨耗深度极限值，由磨耗深度限值和不同断面最大磨耗速率确定迭代步长；第二确定模块，用于基于道岔钢轨不同断面的磨耗速率及迭代步步长确定迭代步钢轨不同断面的累积磨耗。

更新单元1311，用于如果迭代步内得到的钢轨累积磨耗的峰值达到极限值，发出更新信息，其中，更新信息用于表征需要对钢轨进行更新。

通过上述装置，建立单元1301建立车辆道岔的耦合动力学仿真模型；第一得到单元1303根据动力学仿真模型，模拟得到车辆道岔轮轨接触的参数，参数包括以下至少之一：轮轨接触斑几何特征、接触斑内的滑动区黏着区分布、接触法向力、蠕滑速度、蠕滑力；第一计算单元1305根据模拟得到的车辆道岔接触参数，计算得到接触斑内的磨耗深度分布结果；第一获取单元1307叠加不同时刻接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果，进而获取不同断面的磨耗速率；第二获取单元1309根据钢轨的不同断面的磨耗速率，获取用于迭代步的步长信息，根据不同断面的磨耗速率和用于迭代步的步长信息，计算得到迭代步的钢轨累积磨耗；更新单元1311如果迭代步内得到的钢轨累积磨耗的峰值达到极限值，发出更新信息，其中，更新信息用于表征需要对钢轨进行更新。达到了计算道岔钢轨的磨耗的目的，从而实现了根据磨耗结果对钢轨进行维修和设计提供依据，进而解决了现有技术中无法对道岔钢轨的磨耗进行合理准确预测的技术问题。

需要说明的是，该实施例中的建立单元1301可以用于执行本发明实施例中的步骤S102，该实施例中的第一得到单元1303可以用于执行本发明实施例中的步骤S104，该实施例中的第一计算单元1305可以用于执行本发明实施例中的步骤S106，该实施例中的第一获取单元1307可以用于执行本发明实施例中的步骤S108，该实施例中的第二获取单元1309可以用于执行本发明实施例中的步骤S110，该实施例中的更新单元1311可以用于执行本发明实施例中的步骤S112。上述模块与对应的步骤所实现的示例和应用场景相同，但不限于上述实施例所公开的内容。

作为一个优选实施，上述装置还可以包括：第一建立单元，用于建立车辆道岔的耦合动力学仿真模型之前，建立车辆动力学模型；第二建立单元，基于基本轨与尖轨的组合位置关系以及钢轨的变截面特性建立道岔动力学模型；第三建立单元，建立轮轨接触计算模型；基于车辆动力学模型、道岔动力学模型和轮轨接触计算模型组成车辆道岔的耦合动力学仿真模型。

作为一个优选实施，上述装置包括：离散单元，用于叠加不同时刻接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果之前，将接触斑进行离散化处理，得到N个矩形离散块；第二计算单元，用于基于材料磨损理论模型计算每个矩形离散块的磨耗体积损失；第二得到单元，用于基于磨耗体积损失计算得到每个矩形离散块对应的磨耗深度，其中，计算得到的每个矩形离散块对应的磨耗深度构成接触斑内的磨耗深度分布。

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，程序运行时控制存储介质所在设备执行以下操作：建立车辆道岔的耦合动力学仿真模型；根据动力学仿真模型，模拟得到车辆道岔轮轨接触的参数，参数包括以下至少之一：轮轨接触斑几何特征、接触斑内的滑动区黏着区分布、接触法向力、蠕滑速度、蠕滑力；根据模拟得到的车辆道岔接触参数，计算得到接触斑内的磨耗深度分布结果；叠加不同时刻接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果，进而获取不同断面的磨耗速率；根据钢轨的不同断面的磨耗速率，获取用于迭代步的步长信息，根据不同断面的磨耗速率和用于迭代步的步长信息，计算得到迭代步的钢轨累积磨耗；如果迭代步内得到的钢轨累积磨耗的峰值达到极限值，发出更新信息，其中，更新信息用于表征需要对钢轨进行更新。

根据本发明实施例的另外一个方面，还提供了一种处理器，处理器用于运行程序，其中，程序运行时执行以下操作：建立车辆道岔的耦合动力学仿真模型；根据动力学仿真模型，模拟得到车辆道岔轮轨接触的参数，参数包括以下至少之一：轮轨接触斑几何特征、接触斑内的滑动区黏着区分布、接触法向力、蠕滑速度、蠕滑力；根据模拟得到的车辆道岔接触参数，计算得到接触斑内的磨耗深度分布结果；叠加不同时刻接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果，进而获取不同断面的磨耗速率；根据钢轨的不同断面的磨耗速率，获取用于迭代步的步长信息，根据不同断面的磨耗速率和用于迭代步的步长信息，计算得到迭代步的钢轨累积磨耗；如果迭代步内得到的钢轨累积磨耗的峰值达到极限值，发出更新信息，其中，更新信息用于表征需要对钢轨进行更新。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

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单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以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全部或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(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)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、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种确定铁路道岔钢轨磨耗的方法，其特征在于，包括：

建立车辆道岔的耦合动力学仿真模型；

根据所述动力学仿真模型，模拟得到车辆道岔轮轨接触的参数，所述参数包括以下至少之一：轮轨接触斑几何特征、接触斑内的滑动区黏着区分布、接触法向力、蠕滑速度、蠕滑力；

根据所述模拟得到的车辆道岔接触参数，计算得到接触斑内的磨耗深度分布结果；

叠加不同时刻所述接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果，进而获取不同断面的磨耗速率；

根据所述钢轨的不同断面的磨耗速率，获取用于迭代步的步长信息，根据不同断面的磨耗速率和用于迭代步的步长信息，计算得到迭代步的钢轨累积磨耗；

如果迭代步内得到的所述钢轨累积磨耗的峰值达到极限值，发出更新信息，其中，所述更新信息用于表征需要对所述钢轨进行更新。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立车辆道岔的耦合动力学仿真模型之前，所述方法还包括：

建立车辆动力学模型；

基于基本轨与尖轨的组合位置关系以及钢轨的变截面特性建立道岔动力学模型；

建立轮轨接触计算模型；基于所述车辆动力学模型、所述道岔动力学模型和所述轮轨接触计算模型组成车辆道岔的耦合动力学仿真模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，叠加不同时刻所述接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果之前，所述方法包括：

将接触斑进行离散化处理，得到N个矩形离散块；

基于材料磨损理论模型计算每个所述矩形离散块的磨耗体积损失；

基于所述磨耗体积损失计算得到每个所述矩形离散块对应的磨耗深度，其中，所述计算得到的每个所述矩形离散块对应的磨耗深度构成接触斑内的磨耗深度分布。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，叠加不同时刻所述接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果,进而获取不同断面的磨耗速率包括：

将车轮通过钢轨断面的过程划分为M个时刻；

将每个时刻接触斑在所述断面位置的磨耗依次叠加计算得到车轮滚过后所述断面产生的磨耗分布；

叠加车辆同侧所有车轮对应的所述断面磨耗分布，获得所述车辆通过后所述断面产生的磨耗深度分布结果，进而获取所述断面的磨耗速率。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据钢轨的不同断面的磨耗速率，获取用于迭代步的步长信息，根据不同断面的磨耗速率和用于迭代步的步长信息，计算得到迭代步的钢轨累积磨耗包括：

根据道岔钢轨所述不同断面的磨耗速率，确定不同断面中最大磨耗速率；

设置每一迭代步的累积磨耗深度极限值，由磨耗深度限值和所述不同断面最大磨耗速率确定迭代步长；

基于道岔钢轨不同断面的磨耗速率及所述迭代步步长确定所述迭代步钢轨不同断面的累积磨耗。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，发出更新信息之前，获得所述道岔钢轨不同断面累积磨耗深度分布之后，所述方法还包括：

基于所述道岔钢轨不同断面累积磨耗深度分布对所述不同断面的钢轨型面进行更新；

采用预设的函数对更新后的型面进行平滑处理，并将平滑处理后的型面代入下一迭代步计算。

7.一种确定铁路道岔钢轨磨耗的装置，其特征在于，包括：

建立单元，用于建立车辆道岔的耦合动力学仿真模型；

第一得到单元，用于根据所述动力学仿真模型，模拟得到车辆道岔轮轨接触的参数，所述参数包括以下至少之一：轮轨接触斑几何特征、接触斑内的滑动区黏着区分布、接触法向力、蠕滑速度、蠕滑力；

第一计算单元，用于根据所述模拟得到的车辆道岔接触参数，计算得到接触斑内的磨耗深度分布结果；

第一获取单元，用于叠加不同时刻所述接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果，进而获取不同断面的磨耗速率；

第二获取单元，用于根据所述钢轨的不同断面的磨耗速率，获取用于迭代步的步长信息，根据不同断面的磨耗速率和用于迭代步的步长信息，计算得到迭代步的钢轨累积磨耗；

更新单元，用于如果迭代步内得到的所述钢轨累积磨耗的峰值达到极限值，发出更新信息，其中，所述更新信息用于表征需要对所述钢轨进行更新。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第一建立单元，用于建立车辆道岔的耦合动力学仿真模型之前，建立车辆动力学模型；

第二建立单元，基于基本轨与尖轨的组合位置关系以及钢轨的变截面特性建立道岔动力学模型；

第三建立单元，建立轮轨接触计算模型；基于所述车辆动力学模型、所述道岔动力学模型和所述轮轨接触计算模型组成车辆道岔的耦合动力学仿真模型。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置包括：

离散单元，用于叠加不同时刻所述接触斑内的磨耗深度分布结果，获取钢轨的不同断面的磨耗深度分布结果之前，将接触斑进行离散化处理，得到N个矩形离散块；

第二计算单元，用于基于材料磨损理论模型计算每个所述矩形离散块的磨耗体积损失；

第二得到单元，用于基于所述磨耗体积损失计算得到每个所述矩形离散块对应的磨耗深度，其中，所述计算得到的每个所述矩形离散块对应的磨耗深度构成接触斑内的磨耗深度分布。

10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一获取单元包括：

划分模块，将车轮通过所述钢轨断面的过程划分为M个时刻；

第一得到模块，用于将每个时刻接触斑在所述断面位置的磨耗依次叠加计算得到车轮滚过后所述断面产生的磨耗分布；

叠加模块，用于叠加车辆同侧所有车轮对应的所述断面磨耗分布，获得所述车辆通过后所述断面产生的磨耗深度分布结果，进而获取所述断面的磨耗速率。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二获取单元包括：

第一确定模块，用于根据道岔钢轨所述不同断面的磨耗速率，确定不同断面中最大磨耗速率；

第二确定模块，用于设置每一迭代步的累积磨耗深度极限值，由磨耗深度限值和所述不同断面最大磨耗速率确定迭代步长；

第二确定模块，用于基于道岔钢轨不同断面的磨耗速率及所述迭代步步长确定所述迭代步钢轨不同断面的累积磨耗。

12.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述存储介质所在设备执行权利要求1至7中任一项所述的确定铁路道岔钢轨磨耗的方法。

13.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行权利要求1至7中任一项所述的确定铁路道岔钢轨磨耗的方法。