CN111382512B - 一种高速道岔区轮对等效锥度确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速道岔区轮对等效锥度确定方法中将道岔区对的等效锥度看作车轮与各个非对称等截面钢轨匹配时轮对等效锥度，从运动微分方程入手，推导一般情况下的轮对通过左右两侧为非对称钢轨的等效锥度，并依据重力刚度最小原则求解特殊状态下的等效锥度；本方法适用于轮对与道岔区非对称钢轨匹配外，亦同样适用于区间线路中轮轨接触点发生来回跳跃，从而导致轮对滚动圆半径差发生跳跃的情况；本发明方法通过分段计算等效锥度作为轮轨接触几何评价指标对道岔区轮轨接触几何情况进行描述，能够准确的反映轮轨过岔的真实状态，客观评价高速车轮过岔时的具体情况，为改善车辆的动力学性能提供了数据支撑。

Description

一种高速道岔区轮对等效锥度确定方法

技术领域

本发明属于等效锥度计算技术领域，具体涉及一种高度道岔区轮对等效锥度确定方法。

背景技术

轮轨接触几何关系是影响行车安全性与稳定性的直接因素，是评价轮轨服务状态的关键指标。而等效锥度是评价接触几何状态的最重要的指标，他不仅关系到车辆的动力学性能，也关系到轮轨之间的磨耗。

踏面的等效准度是根据左右车轮的滚动圆半径差随轮对横移量变化的函数RRD(Rolling Radius Difference)而求得的，目前存在多种由RRD函数计算等效锥度的方法，王平等人用RRD函数的一个数据点来计算等效锥度，计算精度较低；UIC519通过对RRD函数积分来计算踏面的等效锥度；EN15302通过对RRD函数分段进行线性回归，并取每个区间拟合直线斜率的一半作为等效锥度；J.Kisilowski等人假设轮对的横移运动是简谐运动，在一个运动周期内，依据RRD函数和等效锥度之间的误差平方值的积分最小求得等效锥度；Pearce等人认为轮对的横向运动多数情况下是一种随机运动，其概率密度服从整体分布，由此提出概率法计算等效锥度；Thomsen等人提出对RRD函数进行梯形积分法求解等效锥度。欧洲铁路的许多标准，如UIC513、UIC518、UIC519、EN15302、EN14363、ORE C116/RP3等，均对车轮等效锥度的基本原理、定义、测量方法、限度等进行了规定。UIC518-2005中定义名义等效锥度是指轮对蛇行运动幅值为3mm时所对应的等效锥度。最新版的UIC518标准中还提出采用幅值为2mm和4mm下的等效锥度用于配合3mm下等效锥度来评价车辆稳定性，即等效锥度的变化率。

在道岔中为了实现其引导列车从一股线路转入或跨越另一股线路的功能，需要采用宽度及高度渐变的尖轨与心轨这两个特殊断面的钢轨，同时为保证正常的轨距，基本轨与翼轨需随尖轨、心轨的顶宽变换而弯折，导致轮轨接触几何关系与区间线路具有不同的特点。由于道岔钢轨非对称变截面组合廓形特点，高速轮对在过岔时轮轨接触点在空间和时间上均发生变化，且轮对对横移轨道纵向会发生动态变化，因此直接运用上述的计算方法来计算等效锥度，确轮对横移沿轨道纵向会发生动态变化，因此直接运用上述的计算方法来计算等效锥度，以及用某一轮对横移下的轮轨接触几何平均指标对道岔区轮轨接触几何情况进行描述，并不能准确的反映轮轨过岔的真实状态，也未能客观评价高速车轮过岔时的具体情况。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的高速道岔区轮对等效锥度计算方法解决了现有的等效锥度计算方法中用某一轮对横移下的轮轨接触几何评价指标对道岔区轮轨接触几何情况进行描述时并不能准确的反映轮轨过岔的真实状态的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种高速道岔区轮对等效锥度确定方法，包括以下步骤：

S1、设置轮对横移时的蛇形运动波长初始条件；

S2、基于设置的蛇形运动波长初始条件，构建用于计算轮对等效锥度的蛇形运动波长公式；

S3、判断磨耗后的轮对与道岔区非对称钢轨截面匹配时的RRD曲线中滚动圆半径差Δr为0的点是否唯一；

若是，则进入步骤S4；

若否，则进入步骤S6；

S4、确定RRD曲线中滚动圆半径差Δr为0时对应的轮对横移y_e，进入步骤S5；

S5、通过蛇形运动波长公式确定轮对横移y_e时的等效锥度，作为道岔区轮对等效锥度；

S6、以轮对重力刚度最小为原则，确定RRD曲线中滚动圆半径差Δr为0时对应的最佳轮对横移y_w，进入步骤S7；

S7、通过蛇形运动波长公式确定最佳轮对横移y_w时的等效锥度，作为道岔区该区域段对应的轮对等效锥度，进入步骤S8；

S8、将RRD曲线中除最佳轮对横移y_w外的其他滚动圆半径差Δr为0时的轮对横移代入蛇形运动波长公式中，确定对应区域段的轮对等效锥度，进而得到道岔区的分段轮对等效锥度，作为道岔区的轮对等效锥度。

进一步地，所述步骤S1中，假设轮对横移k·Δy时，轮轴轴心的运动轨迹为一条幅值为

波长为L_k的波形曲线，其中，k为自然数，且k＝0,1,2...；

所述轮对横移k·Δy时的蛇形运动波长初始条件包括：

(1)当Δr＝0时，y＝y_e；

(2)当x＝0时，y＝y_{emax_k}，

(3)当x＝L_w/2时，y＝y_{emin_k}，

(4)y_{emax_k}＝y_e+k·Δy，y_{emin_k}＝y_e-k·Δy；

式中，x为轮对蛇形运动曲线中的横坐标；

y为轮对蛇形运动曲线中的纵坐标；

Δr为RRD曲线中滚动圆半径差；

y_e为RRD曲线中滚动圆半径差为0时的轮对横移；

y_{emax_k}为蛇形运动正向的最大值；

L_w为蛇形运动的波长；

y_{emin_k}为蛇形运动的负向最大值。

进一步地，所述步骤S2中，构建的蛇形运动波长公式为：

式中，L_k为轮对横移k·Δy时的蛇形运动波长；

α_{k_l}为当轮对横移为y_{emax_k}时的摇头角；

α_{k_r}为当轮对横移为y_{emin_k}时的摇头角

C_l、C_r均为积分常数项。

进一步地，所述步骤S5中确定轮对横移y_e时的等效锥度的方法具体为：

以Δr＝0时对应的轮对横移y_e为基准，通过设定边界条件当x＝0时，y＝y_emax，

与当x＝L_w/2时，y＝y_emin，

对轮对蛇形运动波长公式进行积分确定轮对等效锥度。

进一步地，所述轮对等效锥度λ_{e_k}为：

式中，λ_{e_k}为轮对横移k·Δy时的轮对等效锥度；

b为轮轨接触点间的横向距离即左右车轮滚动圆之间的距离之半；

r₀为名义滚动圆半径。

进一步地，所述步骤S6中的轮对重力刚度为横向复原力与轮对横移量的比值；

所述轮对重力刚度K_gy的计算公式为：

式中，F_gy为横向复原力；

y_w为轮对横移量，即当轮对重力刚度K_gy最小时，对应的轮对横移量y_w即为最佳轮对横移；

δ_r和δ_l分别为左侧和右侧接触角；

θ为轮对侧滚角；

W为轮对轴重。

进一步地，所述步骤S8中，确定分段轮对等效锥度方法具体为：

A1、假设RRD曲线中从左到右依次有A、B和C三个Δr＝0的点，且B点对应的轮对横移为最佳轮对横移；

A2、通过自由轮对蛇形运动微分方程确定B点左右两侧范围内的轮对等效锥度，作为第一区域段的轮对等效锥度；

将自由轮对蛇形运动微分方程确定A点左侧范围内的轮对等效锥度，作为第二区域段的轮对等效锥度；

将自由轮对蛇形运动微分方程确定C点右侧范围内的轮对等效锥度，作为第三区域段的轮对等效锥度；

A3、将所有区域段的轮对等效锥度联合，得到道岔区的分段等效锥度。

本发明的有益效果为：

本发明提供的高速道岔区轮对等效锥度确定方法中将道岔区对的等效锥度看作车轮与各个非对称等截面钢轨匹配时轮对等效锥度，从运动微分方程入手，推导一般情况下的轮对通过左右两侧为非对称钢轨的等效锥度，并依据重力刚度最小原则求解特殊状态下的等效锥度；针对来回波动的滚动圆半径差，采用分区域法求解等效锥度，本发明方法适用于轮对与道岔区非对称钢轨匹配外，亦同样适用于区间线路中，随着运营里程的不断增加，车轮和钢轨廓形磨耗加剧，左右侧钢轨、车轮的型面发生变化，可能会导致轮轨接触点发生来回跳跃，从而导致轮对滚动圆半径差发生跳跃的情况；本发明方法通过分段计算等效锥度作为轮轨接触几何评价指标对道岔区轮轨接触几何情况进行描述，能够准确的反映轮轨过岔的真实状态，客观评价高速车轮过岔时的具体情况，为改善车辆的动力学性能提供了数据支撑。

附图说明

图1为本发明提供的高速道岔区轮对等效锥度计算方法流图。

图2为本发明提供的一般情况下的轮对蛇形运动示意图。

图3为本发明提供的滚动圆半径与瞬时转动半径的关系示意图。

图4为本发明提供的实施例中某磨耗后车轮与非对称钢轨匹配时的滚动圆半径差。

图5为本发明提供的实施例中计算出的轮对等效锥度示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，一种高速道岔区轮对等效锥度确定方法，包括以下步骤：

S1、设置轮对横移时的蛇形运动波长初始条件；

S2、基于设置的蛇形运动波长初始条件，构建用于计算轮对等效锥度的蛇形运动波长公式；

S3、判断磨耗后的轮对与道岔区非对称钢轨截面匹配时的RRD曲线中滚动圆半径差△r为0的点是否唯一；

若是，则进入步骤S4；

若否，则进入步骤S6；

S4、确定RRD曲线中滚动圆半径差Δr为0时对应的轮对横移y_e，进入步骤S5；

S5、通过蛇形运动波长公式确定轮对横移y_e时的等效锥度，作为道岔区轮对等效锥度；

S6、以轮对重力刚度最小为原则，确定RRD曲线中滚动圆半径差Δr为0时对应的最佳轮对横移y_w，进入步骤S7；

S7、通过蛇形运动波长公式确定最佳轮对横移y_w时的等效锥度，作为道岔区该区域段对应的轮对等效锥度，进入步骤S8；

S8、将RRD曲线中除最佳轮对横移y_w外的其他滚动圆半径差Δr为0时的轮对横移代入自由轮对蛇形运动微分方程中，确定对应区域段的轮对等效锥度，进而得到道岔区的分段轮对等效锥度，作为道岔区的轮对等效锥度。

在上述步骤S1～S2中，通过自由轮对蛇形运动微分方程确定一般情况下的轮对等效锥度的过程中，若车轮为锥形踏面，由于踏面斜率λ不变，轮对的几何蛇形运动波长不变；若车轮磨耗后或车轮踏面为磨耗型时，踏面上的锥度随轮对横移的变化而变化，自由轮对蛇形运动波长也在不断变化；当磨耗后车轮踏面或磨耗型车轮踏面在某一轮对下的蛇形运动集合波长与某一锥形踏面轮对的蛇形运动几何波长相等，则认为在该轮对横移下的磨耗型踏面与该锥形踏面具有一样的斜率，定义为等效锥度，记为λ_e；

针对蛇形运动是一种自激振动，由于车轮踏面具有斜率，轮缘与钢轨侧面之间有间隙，故轮对在前进的同时还做周期性的左右运动。步骤S1中，假设轮对横移k·Δy时，轮轴轴心的运动轨迹为一条幅值为

波长为L_k的波形曲线，其中，k为自然数，且k＝0,1,2…；

轮对横移k·Δy时的蛇形运动波长初始条件包括：

(1)当Δr＝0时，y＝y_e；

(2)当x＝0时，y＝y_{emax_k}，

(3)当x＝L_w/2时，y＝y_{emin_k}，

(4)y_{emax_k}＝y_e+k·Δy，y_{emin_k}＝y_e-k·Δy；

式中，x为轮对蛇形运动曲线中的横坐标；

y为轮对蛇形运动曲线中的纵坐标；

Δr为RRD曲线中滚动圆半径差；

y_e为RRD曲线中滚动圆半径差为0时的轮对横移；

y_{emax_k}为蛇形运动正向的最大值；

L_w为蛇形运动的波长；

y_{emin_k}为蛇形运动的负向最大值。

基于上述设定的初始条件，轮对的蛇形运动波长如图2所示，若左右两侧轮轨廓形为对称等截面廓形，则y_e＝0，y_{emax_k}＝|y_{emin_k}|＝k·Δy；若左右两侧轮轨廓形为非对称等截面廓形，则y_e≠0，y_{emax_k}≠|y_{emin_k}|；若左右两侧钢轨廓形为非对称变截面廓形，则轮对的蛇形运动为不稳定的蛇形运动，蛇形运动的波长在不断变化。

上述步骤S2中，构建蛇形运动波长公式的方法具体为：

在图2(a)中截取蛇形运动中的某一小段运动轨迹微原如图2(b)所示可知：

轮对蛇形运动的摇头角α为：

dx＝ds·cosα (3)

由于摇头角α很小，故

则

简单讨论轮对的蛇形运动时，可将轮对的运动当做绕某一半径为R的瞬时转动，则R与左右滚动圆半径之间的关系可如图3所示，由此可推导出轮对瞬时转动半径R与b、r₀和△r之间的关系。

将式(4)和式(5)代入式(1)中可得：

当轮对横移k·Δy时，将式(7)积分后可得：

由假设条件(2)可知，当x＝0时，y＝y_{emax_k}，

即

由式8可知：

由假设条件(3)可知，当x＝L_w/2时，y＝y_emin，

即

由式8可知，

由式(1)和(8)可得：

故上述步骤S2中，轮对横移k·Δy时的蛇形运动波长为：

式中，L_k为轮对横移k·Δy时的蛇形运动波长；

α_{k_l}为当轮对横移为y_{emax_k}时的摇头角；

α_{k_r}为当轮对横移为y_{emin_k}时的摇头角

C_l、C_r均为积分常数项。

上述步骤S5中确定轮对横移y_e时的等效锥度的方法具体为：

根据蛇形运动波长公式，以△r＝0时对应的轮对横移y_e为基准，通过设定边界条件当x＝0时，y＝y_emax，

与当x＝L_w/2时，y＝y_emin，

对轮对蛇形运动波长公式进行积分确定轮对等效锥度；

具体地，根据车辆动力学模型，在计算稳定性问题可认为f₁₁＝f₂₂＝f，且假定不考虑重力刚度及重力角刚度效应，由此列出自由轮对的蛇形运动微分方程：

式中：M为轮对质量；

J为轮对绕通过其重心的铅垂轴的转动惯量；

y为轮对横移；

f为蠕滑率；

ψ为摇头角；

V为车辆运行速度；

b为轮轨接触点间的横向距离即左右车轮滚动圆之间的距离之半；

λ为踏面锥度；

r₀为名义滚动圆半径；

试验证明，在车辆低速或中速范围内，轮对蛇形运动的波长和几何波长十分接近，此时可略去惯性力和惯性力矩，得到：

由此可得自由轮对的几何波长：

若车轮为锥形踏面，由于踏面斜率λ不变，则轮对的几何蛇形运动波长不变；定义当磨耗后车轮踏面或磨耗型车轮踏面在某一轮对横移下的蛇形运动几何波长与某一锥形踏面轮对的蛇形运动几何波长相等，则认为在该轮对横移下的磨耗型踏面与该锥形踏面具有一样的斜率，定义为等效锥度，记为λ_e。

故轮对横移k·Δy时的蛇形运动波长为：

式中，λ_{e_k}为轮对横移k·Δy时的轮对等效锥度；

b为轮轨接触点间的横向距离即左右车轮滚动圆之间的距离之半；

r₀为名义滚动圆半径。

由此可知，等效锥度的计算公式与RRD函数相关，且适用于任何RRD函数。由于道岔区变截面廓形特点，车轮与道岔区各个截面匹配时的轮轨接触点均不同，即在道岔区顶宽不同的钢轨截面处轮轨接触时的RRD函数都不同，故车轮通过道岔区不同截面的等效锥度也不同。道岔非对称截面的特殊性，若磨耗后的轮对与道岔区非对称钢轨截面匹配时，RRD曲线中的中Δr＝0的点可能并非唯一，轮对横移y_e并非一个点，可能有两个点、三个点甚至多个零点。利用式(16)求解等效锥度时，y_e点的取值不同，结果也不同，故该段的等效锥度直接利用式(16)无法求解，故需寻找真实的y_e点从而计算等效锥度。

当轮对向左或向右移动时，左右钢轨给予左右车轮的法向力的横向分力的合力，有使轮对回复到对中位置的作用，即称为横向复原力。忽略轮对上的动载荷、悬挂变形力和轮轨蠕滑力，横向复原力的大小与轮对横移量以及所承受的载荷有关。而横向复原力与轮对横移量的比值即为轮对重力刚度，记为K_gy。轮对重力刚度与轴重之比即为重力刚度系数，记为K_y。轮对重力刚度系数越小，所需要的复原力越小，轮对运行越平稳。

等效锥度作为轮轨接触几何关系的重要评价指标，反映轮对的对中性能，对车辆运行稳定性具有重要的影响。y_w点的含义为当轮对横移为y_w时，滚动圆半径差为零，此刻轮轨接触处于最稳定平衡状态。而重力刚度是评价轮对对中性能的一个接触几何指标，重力刚度越小，重力横向复原力越小，轮轨接触状态越稳定。由此可知，若滚动圆半径差为零所对应的轮对横移且不唯一时，以重力刚度最小的原则寻找最佳轮对横移y_w，再利用式(16)求解等效锥度。基于上述内容，步骤S6中轮对重力刚度K_gy的计算公式为：

式中，F_gy为横向复原力；

y_w为轮对横移量，即当轮对重力刚度K_gy最小时，对应的轮对横移量y_w即为最佳轮对横移；

δ_r和δ_l分别为左侧和右侧接触角；

θ为轮对侧滚角；

W为轮对轴重。

上述步骤S8中，确定分段轮对等效锥度方法具体为：

A1、假设RRD曲线中从左到右依次有A、B和C三个Δr＝0的点，且B点对应的轮对横移为最佳轮对横移；

A2、通过自由轮对蛇形运动微分方程确定B点左右两侧范围内的轮对等效锥度，作为第一区域段的轮对等效锥度；

将自由轮对蛇形运动微分方程确定A点左侧范围内的轮对等效锥度，作为第二区域段的轮对等效锥度；

将自由轮对蛇形运动微分方程确定C点右侧范围内的轮对等效锥度，作为第三区域段的轮对等效锥度；

A3、将所有区域段的轮对等效锥度联合，得到道岔区的分段等效锥度。

在本发明的一个实施例中，提供了用该方法确定滚动圆半径差Δr为0的点不唯一时，确定轮对等效锥度的实例：

如图4所示为某磨耗后车轮与非对称钢轨匹配时的滚动圆半径差(图中(a)为RRD曲线，(b)为局部放大图)。由图4可知，滚动圆半径差为零的点有A、B、C三个点，y_A＝0.5mm，y_B＝4.5mm，y_C＝8，d₁为A、B点间的极值点，d₂为B、C点间的极值点，

基于公式(17)可知，图4(b)点处的重力刚度最小，故取y_e＝y_B＝4.5mm，利用式(16)求得轮对横移在0.4mm～8mm范围外的等效锥度值。由于左右非对称轮轨截面匹配的原因，导致滚动圆半径差在y_e附近发生波动从而出现A、C两个零点。故设y_e＝y_A＝0.5，求解如图4(b)中的I区域，轮对横移区间[-3.5,4]范围内的等效锥度；设y_e＝y_C＝8，求解如图4(b)中的II区域，轮对横移区间[5,11.5]范围内的等效锥度。最终分段计算等效锥度如图5所示。

本发明的有益效果为：

本发明提供的高速道岔区轮对等效锥度确定方法中将道岔区对的等效锥度看作车轮与各个非对称等截面钢轨匹配时轮对等效锥度，从运动微分方程入手，推导一般情况下的轮对通过左右两侧为非对称钢轨的等效锥度，并依据重力刚度最小原则求解特殊状态下的等效锥度；针对来回波动的滚动圆半径差，采用分区域法求解等效锥度，本发明方法适用于轮对与道岔区非对称钢轨匹配外，亦同样适用于区间线路中，随着运营里程的不断增加，车轮和钢轨廓形磨耗加剧，左右侧钢轨、车轮的型面发生变化，可能会导致轮轨接触点发生来回跳跃，从而导致轮对滚动圆半径差发生跳跃的情况；本发明方法通过分段计算等效锥度作为轮轨接触几何评价指标对道岔区轮轨接触几何情况进行描述，能够准确的反映轮轨过岔的真实状态，客观评价高速车轮过岔时的具体情况，为改善车辆的动力学性能提供了数据支撑。

Claims (7)

1.一种高速道岔区轮对等效锥度确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、设置轮对横移时的蛇形运动波长初始条件；

S2、基于设置的蛇形运动波长初始条件，构建用于计算轮对等效锥度的蛇形运动波长公式；

S3、判断磨耗后的轮对与道岔区非对称钢轨截面匹配时的RRD曲线中滚动圆半径差Δr为0的点是否唯一；

若是，则进入步骤S4；

若否，则进入步骤S6；

S4、确定RRD曲线中滚动圆半径差Δr为0时对应的轮对横移y_e，进入步骤S5；

S5、通过蛇形运动波长公式确定轮对横移y_e时的等效锥度，作为道岔区轮对等效锥度；

S6、以轮对重力刚度最小为原则，确定RRD曲线中滚动圆半径差Δr为0时对应的最佳轮对横移y_w，进入步骤S7；

S7、通过蛇形运动波长公式确定最佳轮对横移y_w时的等效锥度，作为道岔区对应区域段的轮对等效锥度，进入步骤S8；

S8、将RRD曲线中除最佳轮对横移y_w外的其他滚动圆半径差Δr为0时的轮对横移代入蛇形运动波长公式中，确定对应区域段的轮对等效锥度，进而得到道岔区的分段轮对等效锥度，作为道岔区的轮对等效锥度。

2.根据权利要求1所述的高速道岔区轮对等效锥度确定方法，其特征在于，所述步骤S1中，假设轮对横移k·Δy时，轮轴轴心的运动轨迹为一条幅值为

波长为L_k的波形曲线，其中，k为自然数，且k＝0,1,2...；

所述轮对横移k·Δy时的蛇形运动波长初始条件包括：

(1)当Δr＝0时，y＝y_e；

(2)当x＝0时，y＝y_{emax_k}，

(3)当x＝L_w/2时，y＝y_{emin_k}，

(4)y_{emax_k}＝y_e+k·Δy，y_{emin_k}＝y_e-k·Δy；

式中，x为轮对蛇形运动曲线中的横坐标；

y为轮对蛇形运动曲线中的纵坐标；

Δr为RRD曲线中滚动圆半径差；

y_e为RRD曲线中滚动圆半径差为0时的轮对横移；

y_{emax_k}为蛇形运动正向的最大值；

L_w为蛇形运动的波长；

y_{emin_k}为蛇形运动的负向最大值。

3.根据权利要求2所述的高速道岔区轮对等效锥度确定方法，其特征在于，所述步骤S2中，构建的蛇形运动波长公式为：

式中，L_k为轮对横移k·Δy时的蛇形运动波长；

α_{k_l}为当轮对横移为y_{emax_k}时的摇头角；

α_{k_r}为当轮对横移为y_{emin_k}时的摇头角

C_l、C_r均为积分常数项。

4.根据权利要求3所述的高速道岔区轮对等效锥度确定方法，其特征在于，所述步骤S5中确定轮对横移y_e时的等效锥度的方法具体为：

以Δr＝0时对应的轮对横移y_e为基准，通过设定边界条件当x＝0时，y＝y_{emax_k}，

与当x＝L_w/2时，y＝y_{emin_k}，

对轮对蛇形运动波长公式进行积分确定轮对等效锥度。

5.根据权利要求4所述的高速道岔区轮对等效锥度确定方法，其特征在于，所述轮对等效锥度λ_{e_k}为：

式中，λ_{e_k}为轮对横移k·Δy时的轮对等效锥度；

b为轮轨接触点间的横向距离即左右车轮滚动圆之间的距离之半；

r₀为名义滚动圆半径。

6.根据权利要求1所述的高速道岔区轮对等效锥度确定方法，其特征在于，所述步骤S6中的轮对重力刚度为横向复原力与轮对横移量的比值；

所述轮对重力刚度K_gy的计算公式为：

式中，F_gy为横向复原力；

y_w为轮对横移量，即当轮对重力刚度K_gy最小时，对应的轮对横移量y_w即为最佳轮对横移；

δ_r和δ_l分别为左侧和右侧接触角；

θ为轮对侧滚角；

W为轮对轴重。

7.根据权利要求5所述的高速道岔区轮对等效锥度确定方法，其特征在于，所述步骤S8中，确定分段轮对等效锥度方法具体为：

A1、假设RRD曲线中从左到右依次有A、B和C三个Δr＝0的点，且B点对应的轮对横移为最佳轮对横移；

A2、通过自由轮对蛇形运动微分方程确定B点左右两侧范围内的轮对等效锥度，作为第一区域段的轮对等效锥度；

将自由轮对蛇形运动微分方程确定A点左侧范围内的轮对等效锥度，作为第二区域段的轮对等效锥度；

将自由轮对蛇形运动微分方程确定C点右侧范围内的轮对等效锥度，作为第三区域段的轮对等效锥度；

A3、将所有区域段的轮对等效锥度联合，得到道岔区的分段等效锥度。

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