CN110775094B - 列车踏面随车修形方法 - Google Patents
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Abstract
列车踏面随车修形方法属于轨道车辆车轮修形方法领域，该方法是在列车每片车轮附近增设一个具有打磨功能的车载踏面修形装置，在列车行进过程中对车轮踏面进行打磨修形；还根据列车运行状态划分为常用制动状态和高速稳态运行状态，并具体给出了不同车辆运行状态下具体对应的打磨控制周期和方法。本发明延长了车轮镟修周期，提高了车辆周转效率，降低了车辆运维成本；该方法还能有效缓解既有车轮镟修作业进度批量集中，所需人员、设备多，劳动强度大的固有问题，进而缩短列车养护周期，节约能源，提高经济效益。
Description
技术领域
本发明属于轨道车辆车轮修形方法领域，具体涉及一种列车踏面随车修形方法。
背景技术
轨道列车通过曲线线路时，车轮踏面会在纵向与横向蠕滑力的作用下塑性应变积累，诱发踏面表层的疲劳裂纹，且在钢轨表面湿滑条件下，疲劳裂纹更易于发生并扩展，进而形成车轮剥离。车轮踏面与钢轨之间的磨耗随着列车运行里程而增加，该磨耗将导致车轮踏面等效锥度增大，还有可能产生踏面凹形磨耗和车轮多边形磨耗等一系列问题。
现有高速动车组车轮维护主要以日常检修和定期镟修为主，在日常检修中及时跟踪并记录出现问题的车轮磨耗情况，并安排镟修计划。而定期镟修必须停止运行并返回检修厂进行，频繁的镟修会降低车轮使用寿命，同时，镟修车轮也占用了大量的设备成本和人工成本，因此尽可能的延长车轮镟修周期一直是高速铁路领域重点研究内容。然而，现有车轮维护方法通常仅在列车达到指定里程时，才进入一个检修周期，并对列车上的全部车轮进行统一的批量处理。
该方式导致如下问题：
一方面，少数车辆在行驶期间，产生较为严重的表面接触疲劳或异常磨耗，如果未能进行及时镟修处理，将使车辆产生剧烈的横向或垂向振动，恶化车辆动力学性能，严重危害行车安全性与乘坐舒适性。
另一方面，现有车轮维护方法集中性地对大批量车轮集中镟修，需要安排大量维修人员和镟修设备，作业强度大，维修成本高，且无法获得最佳的人力物力资源配置和能源利用效率。
此外，列车的制动系统是公知且成熟的技术，制动闸片通过基座固连并悬挂与车轮的轮毂附近，制动闸片的驱动机构在列车总控系统的控制下，驱动闸片与车轮贴合或分离，从而对车轮施加制动摩擦力或制动缓解，其中，闸片施加摩擦力时称为制动状态，闸片撤除摩擦力时称为制动缓解状态。
发明内容
为了解决现有列车踏面异常磨耗、车轮多边形、轮轨异常振动以及轮轨噪声等问题，减缓车轮踏面等效锥度增长速率，避免车轮踏面接触疲劳等伤损问题，延长车轮镟修维护周期，解决车轮镟修维护中，需要大量人员和镟修设备，劳动强度大，生产成本高，无法获得最佳的人力物力资源配置和能源利用效率；以及现有根据运行计划镟修方式，无法及时地对偶然出现表面接触疲劳的个别车轮进行及时镟修的技术问题，本发明提供一种列车踏面随车修形方法。
本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：
列车踏面随车修形方法，其包括如下步骤：
步骤一：在每个车轮上均对应安装一个自带逻辑控制器的车载踏面修形装置，并将各逻辑控制器均与列车总控系统电气连接；
步骤二：列车总控系统按预设的编号逐一获取每个车轮所对应的牵引电机和制动单元的使能状态，若任一牵引电机或制动单元因发出报警或故障信号而被列车总控系统隔离失效，则列车总控系统向与该车轮所对应的车载踏面修形装置的逻辑控制器发出隔离失效使能命令，使该车轮编号对应的车载踏面修形装置不参与后续控制步骤；
步骤三：由列车总控系统通过速度传感器实时获取列车运行速度信号V，并对其进行判断，若列车运行速度信号V大于等于30km/h且小于260km/h，则执行步骤四；若列车运行速度信号V大于等于260km/h，则执行步骤六；
步骤四：由列车总控系统判断列车是否处于常用制动状态，其具体包括如下子步骤：
步骤4.1：由列车总控系统实时判定列车运行速度信号V是否保持在30km/h≤V＜260km/h的速度区间范围内，若列车运行速度信号V超出此范围，则列车总控系统发出中断命令，结束当前步骤4.1，返回并重新执行步骤三；
步骤4.2：由列车总控系统获取列车紧急制动指令的反馈信号并对其进行判断，若列车总控系统未收到列车紧急制动指令的反馈信号，且列车总控系统在当前时刻也未发出任何紧急制动指令，则认定列车当前没有紧急制动的情况发生，并继续执行步骤4.3，否则重新执行步骤4.1；
步骤4.3：由列车总控系统获取车轮滑行状态反馈信号，当车辆以常态运行，未给出车轮打滑反馈信号状态下，则认定列车当前未处于滑行状态，并执行步骤4.4，否则重新执行步骤4.1；
步骤4.4：由列车总控系统获取列车常用制动指令的反馈信号并对其进行判断，若列车总控系统收到列车常用制动指令的反馈信号，则认定列车当前为常用制动状态，并继续执行步骤五，否则重新执行步骤4.1；
步骤五：执行车辆常用制动状态下的随车踏面修形过程，其具体包括如下子步骤：
步骤5.1：由列车总控系统向每个车轮所对应的车载踏面修形装置的逻辑控制器发出制动修形命令；
步骤5.2：车载踏面修形装置的动作执行机构驱动其修形块对车轮踏面执行一次制动修形动作；
步骤5.3：由列车总控系统获取列车常用制动指令的反馈信号并对其进行判断，若列车总控系统突然收到常用制动缓解指令的反馈信号，则列车总控系统发出修形中断命令，并重新执行步骤三；否则，重新执行步骤5.1；
步骤六：由列车总控系统判断列车是否处于高速稳态运行状态，其具体包括如下子步骤：
步骤6.1：由列车总控系统实时判定列车运行速度信号V是否保持大于等于260km/h的速度区间范围内，若是，则继续执行步骤6.2；否则，若列车运行速度信号V重新变换为小于260km/h，则列车总控系统发出中断命令，结束当前步骤6.1，返回并重新执行步骤三；
步骤6.2：由列车总控系统获取列车紧急制动指令的反馈信号，并对其进行判断，若列车在当前时刻的此前30min内均未收到列车紧急制动指令的反馈信号，且列车总控系统也未发出过任何紧急制动命令，则认定列车30min内没有紧急制动的情况发生，并继续执行步骤6.3，否则重新执行步骤6.1；
步骤6.3：由列车总控系统获取列车常用制动指令的反馈信号并对其进行判断，若列车在当前时刻的此前30min内均未收到常用制动反馈信号，且列车总控系统也未发出过任何常用制动命令，则认定列车30min内没有常用制动的情况发生，并继续执行步骤七，否则重新执行步骤6.1；
步骤七：执行高速稳态运行状态下的随车踏面修形过程，其具体包括如下子步骤：
步骤7.1：由列车总控系统通过判断当前时刻之前的30min以内，是否发送过步骤5.1所述的制动修形命令，若是，则重新执行步骤六，否则，执行步骤7.2：
步骤7.2：由列车总控系统向每个车轮所对应的车载踏面修形装置的逻辑控制器发出恒速修形命令；
步骤7.3：车载踏面修形装置的动作执行机构驱动其修形块对车轮踏面执行恒速修形动作；
步骤7.4：由列车总控系统通过判断当前时刻之前的30min以内，是否发送过步骤7.2所述的恒速修形命令；若是，则重新执行步骤六，否则重新执行步骤三。
本发明的有益效果是：该列车踏面随车修形方法首创性地提出，在列车的每片车轮附近均增设一个具有打磨功能的车载踏面修形装置，从而使车载踏面修形装置可以在列车行进过程中对车轮踏面进行打磨修形，进而即时去除车轮踏面微小裂纹和微小剥落，延缓轮对等效锥度的增长，抑制车轮多边形的产生和发展，延长车轮镟修周期，提高车辆周转效率，降低车辆运维成本。
本方法还根据列车运行状态划分为常用制动状态和高速稳态运行状态，并具体给出了不同车辆运行状态下具体对应的打磨控制周期和方法，在常用制动状态时，制动修形过程充分利用了列车惯性，将列车动能转换为修形块与踏面之间的摩擦内能，不仅有效节约了动力能源，还辅助增强了列车的制动力。在高速稳态运行状态恒速修形过程则充分利用车轮的高速旋转，以短效高频的方式对踏面实施打磨镟修，从而可以有效清除踏面上附着物，大幅提高修形效率，进而杜绝和避免部分个别车轮因未能得到及时镟修而错失最佳补救时机和提前报废的问题。两种行车状态修形方法相互补充，可使车辆在短交路或长交路等不同运营条件下，获得稳定可靠的车轮踏面修形次数，消除了复杂运营条件对车轮踏面修形效果的影响。
此外，列车踏面随车修形方法还能有效缓解既有车轮镟修作业进度批量集中，所需人员、设备多，劳动强度大的固有问题，进而缩短列车养护周期，提高其周转效率，节约能源，降低生产成本，提高经济效益。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明的列车踏面随车修形方法包括如下步骤：
步骤一：在每个车轮上均对应安装一个自带逻辑控制器的车载踏面修形装置，并将各逻辑控制器均与列车总控系统电气连接；
步骤二：列车总控系统按预设的编号逐一获取每个车轮所对应的牵引电机和制动单元的使能状态，若任一牵引电机或制动单元因发出报警或故障信号而被列车总控系统隔离失效，则列车总控系统向与该车轮所对应的车载踏面修形装置的逻辑控制器发出隔离失效使能命令，使该车轮编号对应的车载踏面修形装置不参与后续控制步骤；
步骤三：由列车总控系统通过速度传感器实时获取列车运行速度信号V，并对其进行判断，若列车运行速度信号V大于等于30km/h且小于260km/h，则执行步骤四；若列车运行速度信号V大于等于260km/h，则执行步骤六；
步骤四：由列车总控系统判断列车是否处于常用制动状态，其具体包括如下子步骤：
步骤4.1：由列车总控系统实时判定列车运行速度信号V是否保持在30km/h≤V＜260km/h的速度区间范围内，若列车运行速度信号V超出此范围，则列车总控系统发出中断命令，结束当前步骤4.1，返回并重新执行步骤三；
步骤4.2：由列车总控系统获取列车紧急制动指令的反馈信号并对其进行判断，若列车总控系统未收到列车紧急制动指令的反馈信号，且列车总控系统在当前时刻也未发出任何紧急制动指令，则认定列车当前没有紧急制动的情况发生，并继续执行步骤4.3，否则重新执行步骤4.1；
步骤4.3：由列车总控系统获取车轮滑行状态反馈信号，当车辆以常态运行，未给出车轮打滑反馈信号状态下，则认定列车当前未处于滑行状态，并执行步骤4.4，否则重新执行步骤4.1；
步骤4.4：由列车总控系统获取列车常用制动指令的反馈信号并对其进行判断，若列车总控系统收到列车常用制动指令的反馈信号，则认定列车当前为常用制动状态，并继续执行步骤五，否则重新执行步骤4.1；
步骤五：执行车辆常用制动状态下的随车踏面修形过程，其具体包括如下子步骤：
步骤5.1：由列车总控系统向每个车轮所对应的车载踏面修形装置的逻辑控制器发出制动修形命令；
步骤5.2：车载踏面修形装置的动作执行机构驱动其修形块对车轮踏面执行一次制动修形动作；所述的制动修形动作为：由车载踏面修形装置中的驱动单元推动其修形块对踏面进行随形修形，并对踏面持续施加间歇式循环打磨修形动作；其打磨接触面的压力值为0.3MPa，其间歇循环模式为：每次打磨持续20s，间歇并停止打磨持续10s。
步骤5.3：由列车总控系统获取列车常用制动指令的反馈信号并对其进行判断，若列车总控系统突然收到常用制动缓解指令的反馈信号，则列车总控系统发出修形中断命令，并重新执行步骤三；否则，重新执行步骤5.1；
步骤六：由列车总控系统判断列车是否处于高速稳态运行状态，其具体包括如下子步骤：
步骤6.1：由列车总控系统实时判定列车运行速度信号V是否保持大于等于260km/h的速度区间范围内，若是，则继续执行步骤6.2；否则，若列车运行速度信号V重新变换为小于260km/h，则列车总控系统发出中断命令，结束当前步骤6.1，返回并重新执行步骤三；
步骤6.2：由列车总控系统获取列车紧急制动指令的反馈信号，并对其进行判断，若列车在当前时刻的此前30min内均未收到列车紧急制动指令的反馈信号，且列车总控系统也未发出过任何紧急制动命令，则认定列车30min内没有紧急制动的情况发生，并继续执行步骤6.3，否则重新执行步骤6.1；
步骤6.3：由列车总控系统获取列车常用制动指令的反馈信号，并对其进行判断，若列车在当前时刻的此前30min内均未收到常用制动反馈信号，且列车总控系统也未发出过任何常用制动命令，则认定列车30min内没有常用制动的情况发生，并继续执行步骤七，否则重新执行步骤6.1；
步骤七：执行高速稳态运行状态下的随车踏面修形过程，其具体包括如下子步骤：
步骤7.1：由列车总控系统通过判断当前时刻之前的30min以内，是否发送过步骤5.1所述的制动修形命令，若是，则重新执行步骤六，否则，执行步骤7.2：
步骤7.2：由列车总控系统向每个车轮所对应的车载踏面修形装置的逻辑控制器发出恒速修形命令；所述恒速修形命令为：由车载踏面修形装置中的驱动单元推动其修形块对踏面进行随形修形，并对踏面持续施加16次间歇式短周期循环打磨抛光；其打磨接触面的压力值为0.3MPa，其一次间歇式短周期循环模式为：单次打磨持续10s，间歇并停止打磨持续10s。
步骤7.3：车载踏面修形装置的动作执行机构驱动其修形块对车轮踏面执行恒速修形动作；
步骤7.4：由列车总控系统通过判断当前时刻之前的30min以内，是否发送过步骤7.2所述的恒速修形命令；若是，则重新执行步骤六，否则重新执行步骤三。
具体应用本发明的车轮踏面随车修形方法时，车载踏面修形装置中的驱动单元可选用液压活塞机构、气压活塞机构、电动活塞机构或由齿轮齿条驱动的弹簧杆机构，修形块可选用复合树脂橡胶材料、包含陶瓷颗粒的铁锰合金或其它硬质合金，其磨耗速度快于车轮踏面的磨耗速度。列车总控系统及逻辑控制器对车载踏面修形装置的控制方法，以及逻辑控制器与列车总控系统的通讯和反馈方法均采用轨道列车自动化控制领域公知的控制方案。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.列车踏面随车修形方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
步骤一：在每个车轮上均对应安装一个自带逻辑控制器的车载踏面修形装置，并将各逻辑控制器均与列车总控系统电气连接；
步骤二：列车总控系统按预设的编号逐一获取每个车轮所对应的牵引电机和制动单元的使能状态，若任一牵引电机或制动单元因发出报警或故障信号而被列车总控系统隔离失效，则列车总控系统向与该车轮所对应的车载踏面修形装置的逻辑控制器发出隔离失效使能命令，使该车轮编号对应的车载踏面修形装置不参与后续控制步骤；
步骤三：由列车总控系统通过速度传感器实时获取列车运行速度信号V，并对其进行判断，若列车运行速度信号V大于等于30km/h且小于260km/h，则执行步骤四；若列车运行速度信号V大于等于260km/h，则执行步骤六；
步骤四：由列车总控系统判断列车是否处于常用制动状态，其具体包括如下子步骤：
步骤4.1：由列车总控系统实时判定列车运行速度信号V是否保持在30km/h≤V＜260km/h的速度区间范围内，若列车运行速度信号V超出此范围，则列车总控系统发出中断命令，结束当前步骤4.1，返回并重新执行步骤三；
步骤4.2：由列车总控系统获取列车紧急制动指令的反馈信号并对其进行判断，若列车总控系统未收到列车紧急制动指令的反馈信号，且列车总控系统在当前时刻也未发出任何紧急制动指令，则认定列车当前没有紧急制动的情况发生，并继续执行步骤4.3，否则重新执行步骤4.1；
步骤4.3：由列车总控系统获取车轮滑行状态反馈信号，当车辆以常态运行，未给出车轮打滑反馈信号状态下，则认定列车当前未处于滑行状态，并执行步骤4.4，否则重新执行步骤4.1；
步骤4.4：由列车总控系统获取列车常用制动指令的反馈信号并对其进行判断，若列车总控系统收到列车常用制动指令的反馈信号，则认定列车当前为常用制动状态，并继续执行步骤五，否则重新执行步骤4.1；
步骤五：执行车辆常用制动状态下的随车踏面修形过程，其具体包括如下子步骤：
步骤5.1：由列车总控系统向每个车轮所对应的车载踏面修形装置的逻辑控制器发出制动修形命令；
步骤5.2：车载踏面修形装置的动作执行机构驱动其修形块对车轮踏面执行一次制动修形动作；
步骤5.3：由列车总控系统获取列车常用制动指令的反馈信号并对其进行判断，若列车总控系统突然收到常用制动缓解指令的反馈信号，则列车总控系统发出修形中断命令，并重新执行步骤三；否则，重新执行步骤5.1；
步骤六：由列车总控系统判断列车是否处于高速稳态运行状态，其具体包括如下子步骤：
步骤6.1：由列车总控系统实时判定列车运行速度信号V是否保持大于等于260km/h的速度区间范围内，若是，则继续执行步骤6.2；否则，若列车运行速度信号V重新变换为小于260km/h，则列车总控系统发出中断命令，结束当前步骤6.1，返回并重新执行步骤三；
步骤6.2：由列车总控系统获取列车紧急制动指令的反馈信号，并对其进行判断，若列车在当前时刻的此前30min内均未收到列车紧急制动指令的反馈信号，且列车总控系统也未发出过任何紧急制动命令，则认定列车30min内没有紧急制动的情况发生，并继续执行步骤6.3，否则重新执行步骤6.1；
步骤6.3：由列车总控系统获取列车常用制动指令的反馈信号并对其进行判断，若列车在当前时刻的此前30min内均未收到常用制动反馈信号，且列车总控系统也未发出过任何常用制动命令，则认定列车30min内没有常用制动的情况发生，并继续执行步骤七，否则重新执行步骤6.1；
步骤七：执行高速稳态运行状态下的随车踏面修形过程，其具体包括如下子步骤：
步骤7.1：由列车总控系统通过判断当前时刻之前的30min以内，是否发送过步骤5.1所述的制动修形命令，若是，则重新执行步骤六，否则，执行步骤7.2：
步骤7.2：由列车总控系统向每个车轮所对应的车载踏面修形装置的逻辑控制器发出恒速修形命令；
步骤7.3：车载踏面修形装置的动作执行机构驱动其修形块对车轮踏面执行恒速修形动作；
步骤7.4：由列车总控系统通过判断当前时刻之前的30min以内，是否发送过步骤7.2所述的恒速修形命令；若是，则重新执行步骤六，否则重新执行步骤三。
2.如权利要求1所述的列车踏面随车修形方法，其特征在于：步骤5.2所述的制动修形动作为：由车载踏面修形装置中的驱动单元推动其修形块对踏面进行随形修形，并对踏面持续施加间歇式循环打磨修形动作；其打磨接触面的压力值为0.3MPa，其间歇循环模式为：每次打磨持续20s，间歇并停止打磨持续10s。
3.如权利要求2所述的列车踏面随车修形方法，其特征在于：步骤7.2所述恒速修形命令为：由车载踏面修形装置中的驱动单元推动其修形块对踏面进行随形修形，并对踏面持续施加16次间歇式短周期循环打磨抛光；其打磨接触面的压力值为0.3MPa，其一次间歇式短周期循环模式为：单次打磨持续10s，间歇并停止打磨持续10s。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20221201 Address after: 130062 Jilin province Changchun city green yam Road No. 435 Patentee after: CRRC CHANGCHUN RAILWAY VEHICLES Co.,Ltd. Patentee after: China National Railway Group Co.,Ltd. Address before: 130062 Jilin province Changchun city green yam Road No. 435 Patentee before: CRRC CHANGCHUN RAILWAY VEHICLES Co.,Ltd. |
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