CN112131678A - 一种铁路钢轨打磨廓形设计方法 - Google Patents
一种铁路钢轨打磨廓形设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112131678A CN112131678A CN202010833630.2A CN202010833630A CN112131678A CN 112131678 A CN112131678 A CN 112131678A CN 202010833630 A CN202010833630 A CN 202010833630A CN 112131678 A CN112131678 A CN 112131678A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- profile
- motor train
- train unit
- rail
- wheel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 59
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims abstract description 69
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 8
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 8
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 7
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 7
- 241000270295 Serpentes Species 0.000 claims description 6
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 5
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 claims description 4
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract description 6
- 238000012938 design process Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 4
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000004836 empirical method Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/10—Geometric CAD
- G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
- G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
- G06F2111/10—Numerical modelling
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
- G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
Abstract
本发明公开一种铁路钢轨打磨廓形设计方法，考虑了实际车辆车体模态特征，打磨目标廓形以及打磨偏差限制均是通过刚柔耦合动力学仿真分析并计算获取。在打磨廓形设计过程中针对线路上所有车型特别是异常振动运行的动车组车辆建立了符合实际情况的仿真模型。充分考虑了该区段运行的所有车型包括异常振动车辆在新轮以及不同磨耗状态下的车轮廓形，设计出的钢轨打磨目标廓形能够与该区段运行的所有车型不同磨耗状态下的车轮廓形均能实现较好的轮匹配关系。考虑了符合实际情况的动车组车体刚柔耦合动力学模型，结合了动车组异常振动区段的钢轨廓形、发生异常振动的动车组车轮踏面情况，得到的目标廓形可以有效的解决动车组异常振动问题。
Description
技术领域
本发明属于铁路线路工程技术领域，是一种铁路钢轨打磨廓形设计方法。
背景技术
钢轨廓形打磨是指依据线路及运行车辆实际情况，从改善轮轨接触力学特性，轮轨匹配时车辆动力学性能入手设计出打磨廓形，依据现场实测廓形，结合实施打磨任务打磨车作业性能，设计出有针对性的打磨模式，对钢轨廓形进行修正，从而改善轮轨接触关系，消除由于钢轨廓形不良引起动车组异常振动、提高列车运行安全性的目的。
世界上最早的钢轨打磨技术源于20世纪50年代，主要是对存在缺陷的钢轨进行打磨，即当钢轨轨面出现伤损后才进行所谓的恢复钢轨轨头断面尺寸的修复性打磨或表面打磨，经过近70年的发展已经成为世界各国铁路运维一项重要的钢轨保护技术。
1989年，我国引进第一台钢轨打磨设备，主要依据打磨车自带打磨模式进行钢轨打磨，旨在消除、缓解钢轨表面病害。不同钢轨病害方式、不同类型线路、曲线上下股往往均采用相同模式进行作业，导致打磨效果不佳，甚至出现打磨后引起钢轨病害加剧的现象。2008年，我国从北美引入钢轨廓形打磨理念在大秦线上进行试验，有效的延长的钢轨的使用寿命。2012年召开了中国铁路总公司组织召开了“全路延长钢轨使用寿命技术推广场会”，标志着中国铁路总公司下属18个铁路集团公司的钢轨打磨步入廓形打磨的阶段。
廓形打磨与传统打磨相比最大特点是目标廓形的设计考虑了线路情况以及运行车辆实际情况，特别是动车组运行相邻对设计适用的钢轨打磨目标廓形需要充分考虑不同线路、曲线半径、运行车型对应的目标廓形，在设计中充分考虑了动车组自身的性能包括悬挂参数、模态匹配等，还要结合动车组运行过程中存在的异常振动、噪声等问题，并且要结合线路上自身的病害特点例如波磨、裂纹、光带异常等问题，所以打磨区段按此方法设计的目标廓形打磨后能够有有利于实现最佳轮轨相互作用。
目前常用的钢轨打磨目标廓形获取的方法主要由经验法、修复至出厂廓形的方法、打磨模板法、个性化廓形设计等，经验法、修复至出厂廓形的方法、打磨模板法三种方法打磨精度不高，个性化廓形设计经过数值方法进行验证，考虑了我国车辆型号较多，踏面类型较多的实际情况。但这些方法均没有针对特定线路由于钢轨廓形偏差引起的铁道车辆异常振动进行独立设计，对应车辆异常振动区段钢轨打磨目标廓形以及验收偏差具体的限值没有进行详细阐释。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种铁路钢轨打磨廓形设计方法，能够解决现有的车辆异常振动区段钢轨打磨目标廓形，并且同时还解决了验收偏差的问题。
本发明铁路钢轨打磨廓形设计方法，具体步骤如下：
步骤1：确定高速铁路动车组列车异常抖动区段的钢轨廓形、钢轨表面状态、是否发生异常光带、钢轨表面粗糙度水平、钢轨表面不平顺水平，并采集异常抖动区段内不同曲线半径以及直线区段钢轨的基本信息；
步骤2：采集发生异常振动动车组列车的车轮踏面廓形进行采集，并采集异常抖动区段的轨距、轨底坡、左右车轮滚动圆半径信息，根据采集到的数据确定车轮踏面滚动圆磨耗、轮缘磨耗、QR值、踏面凹陷量、轮缘厚度的分布特点；同时采集动车组车轮踏面不圆度；
步骤3：对步骤2中采集数据与步骤1中数据进行轮轨关系匹配计算，得到包括轮径差、简化法等效锥度、UIC519等效锥度、接触角、轮轨接触光带宽度分布结果；
步骤4：对发生动车组异常振动的线路的其它车型车轮踏面廓形抽样采集，并通过步骤3方法进行轮轨关系匹配分析；
步骤5：建立通过动车组异常抖动区段主要车型的动车组车体有限元模型；
步骤6：将通过动车组异常抖动区段主要车型的动车组车体有限元模型输入动力学仿真软件中，建立刚柔耦合实参数的车辆-轨道动力学模型。
步骤7：选取动车组异常振动区段异常的廓形作为边界廓形随后通过曲线的空间插值方法，在相邻两段异常廓形间插入过渡廓形；将包括过渡廓形与异常廓形的全部廓形与高速铁路动车组异常抖动区段所在线路主要车型的标准车轮廓形，磨耗车轮廓形进行匹配，计算轮轨匹配等效锥度及接触点位置等参数，分析等效锥度和接触带宽随钢轨廓形的演化规律；
步骤8：将插入的钢轨廓形导入动力学仿真软件中，计算与该线路主要车型包括异常振动车型的新轮及磨耗轮与这些钢轨廓形匹配下的车体和构架横向振动响应，得出钢轨廓形变化对各主要车型的动车组动力学性能的影响规律；
步骤9：基于步骤8得到的规律，同时对动车组通过不同廓形的动力学性能进行频谱分析，判断影响异常振动区段动车组车辆动力学性能影响较大廓形，筛选出最优打磨廓形。
步骤10：基于上述优选出的打磨设计廓形，在现场进行实施，实施后对钢轨廓形质量、轨面状态、动车组动态性能进行评价，确保打磨效果。
本发明的优点在于：
1、本发明铁路钢轨打磨廓形设计方法，与现有打磨廓形获取方法相比，考虑了实际车辆车体模态特征，打磨目标廓形以及打磨偏差限制均是通过刚柔耦合动力学仿真分析并计算获取，所以计算结果有较好的针对性，可准确获取钢轨打磨目标廓形、验收偏差：
2、本发明铁路钢轨打磨廓形设计方法，在打磨廓形设计过程中针对线路上所有车型特别是异常振动运行的动车组车辆建立了符合实际情况的仿真模型，设计结果能够满足现场发现的各种由于钢轨廓形不良导致的车辆异常振动。
3、本发明铁路钢轨打磨廓形设计方法，针对不同线路条件、车辆振动形态设计不同的打磨目标廓形，能够有效改善各条线路轮轨匹配关系。
4、本发明铁路钢轨打磨廓形设计方法，设计过程充分考虑了该区段运行的所有车型包括异常振动车辆在新轮以及不同磨耗状态下的车轮廓形，设计出的钢轨打磨目标廓形能够与该区段运行的所有车型包括异常振动车型在不同磨耗状态下的车轮廓形均能实现较好的轮匹配关系，有效改善车辆的动力学性能。
5、本发明铁路钢轨打磨廓形设计方法，仿真计算分析过程中考虑了轮轨接触关系初步分析、车体模态分析、刚柔耦合-车辆-轨道实参数动力学性能分析，可保证设计结果的准确性。
6、本发明铁路钢轨打磨廓形设计方法，轮轨接触关系仿真分析过程具体参数设置以现场实测结果为主，包括踏面轮廓、轨距、轨底坡、左右车轮滚动圆半径等，分析指标主要包括轮径差、简化法等效锥度、UIC519等效锥度、接触角(度)、轮轨接触光带宽度分布结果等作为结果比选参数和目标能够保证分析结果对动车组车轮与实际线路钢轨廓形相互作用的适用性。
7、本发明铁路钢轨打磨廓形设计方法，轮轨作用关系初步分析考虑了新轮、磨耗轮与目标廓形有较好的匹配关系。
8、本发明铁路钢轨打磨廓形设计方法，刚柔耦合-车辆-轨道实参数动力学性能分析：选取与不同磨耗程度动车组车轮进行匹配时车轮动力学性能最优的廓形作为目标廓形，考虑的指标主要由轮轨力、车体和转向架的振动幅值，脱轨系数，轮重减载率，平稳性指标等作为主要指标和比选依据，能够保证所设计结果有较好的动力学性能，验收偏差满足现场实际车辆运行要求。
9、本发明铁路钢轨打磨廓形设计方法，廓形在最后设计与校核阶段时考虑钢轨实测廓形状态，在保证轮轨接触关系和动力学性能的基础上以打磨偏差符合要求同时，考虑打磨车施工能力为原则得到，可有效提高打磨效率，节约打磨资源。
10、本发明铁路钢轨打磨廓形设计方法，轮轨关系分析、车体有限元模型建立、刚柔耦合-车辆-轨道实参数动力学模型建立过程可以采用各类能够达到目标的动力学仿真分析软件或数值计算软件完成，使得设计方法有较好的实践性。
11、本发明铁路钢轨打磨廓形设计方法，通过在现场进行实施，实施后对钢轨廓形质量、轨面状态(光带)、动车组动态性能进行评价，本发明方法得到的廓形采用后能够有效改善车辆的动力学运行性能，提高旅客乘坐舒适性，具有极大的推广意义。
附图说明
图1是本发明铁路钢轨打磨廓形设计方法流程示意图；
图2是成贵客专动车组异常抖动区段采用本发明方法进行打磨治理效果示意图；
图3为成贵客专动车组在2019年4月和2019年6月的打磨前后构架振动变化情况示意图；
图4为成贵客专抖车最严重区段的钢轨廓形GQI指标示意图；(a)左股廓形打磨前钢轨GQI指标，(b)左股廓形打磨前钢轨GQI指标,(c)左股廓形打磨后钢轨 GQI指标，(d)右股廓形打磨后钢轨GQI指标。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明铁路钢轨打磨廓形设计方法，如图1所示，具体步骤如下：
步骤1：确定高速铁路动车组列车异常抖动区段的钢轨廓形、钢轨表面状态、是否发生异常光带(宽光带、窄光带)、钢轨表面粗糙度水平、钢轨表面不平顺水平，并采集异常抖动区段内不同曲线半径以及直线区段钢轨的基本信息，包括曲线半径大小、直线和曲线长度、组成曲线部分的缓和曲线长度、圆曲线长度等。
步骤2：对发生异常振动动车组列车的动力学性能进行测试，对发生异常振动动车组列车的车轮踏面廓形进行采集，并采集异常抖动区段的轨距、轨底坡、左右车轮滚动圆半径信息，根据采集到的数据确定车轮踏面滚动圆磨耗、轮缘磨耗、QR值、踏面凹陷量、轮缘厚度的分布特点。同时本步骤中还对动车组车轮踏面不圆度进行采集。
步骤3：对步骤2中采集的发生动车组异常振动动车组列车的车轮踏面廓形数据与步骤1中确定的钢轨廓形数据进行轮轨关系匹配计算，计算过程中具体参数设置以步骤1与步骤2中得到的数据结果为准，包括车轮踏面廓形、轨距、轨底坡、左右车轮滚动圆半径，计算得到包括轮径差、简化法等效锥度、 UIC519等效锥度、接触角、轮轨接触光带宽度分布结果。
步骤4：对发生动车组异常振动的线路的其它车型车轮踏面廓形抽样采集，并通过步骤3方法对其它车型车轮踏面廓形数据与钢轨廓形数据进行轮轨关系匹配分析。上述抽样采集比例按照通过车型的数量在该线路所占比重进行采集，一般不少于4组动车组车轮。
步骤5：建立通过动车组异常抖动区段主要车型的动车组车体有限元模型，包括异常振动动车组车体有限元模型。建立模型时，首先建立车体三维模型，然后导入Hypermesh中进行有限元前处理，最后导入ABAQUS进行模态求解即可。对通过动车组异常抖动区段主要车型的动车组车体模态特征进行分析，找出前 5阶主频，分析前5阶模态振型变形特征，用于与发生异常振动时刻车体振动频率进行对比，分析相关性。
步骤6：将步骤5中建立好的通过动车组异常抖动区段主要车型的动车组车体有限元模型输入动力学仿真软件中，建立刚柔耦合实参数的车辆-轨道动力学模型，具体方法为：根据步骤1中得到的打磨区段铁路线路钢轨及线路参数，建立符合实际情况的轨道模型，以及步骤5中得到的主要运行动车组车体有限元模型，导入动力学仿真软件中，并将车体有限元模型中车轮廓形设置为步骤 2、步骤3中采集的不同磨耗状态的车轮廓形。
步骤7：选取动车组异常振动区段异常的廓形作为边界廓形，边界廓形主要分为两类异常廓形：一类是钢轨内侧较高引起的转向架蛇形的廓形，在现场表现为钢轨轨头宽光带、双光带，动车组抖动明显；一类是钢轨内侧较低、外侧较高引起的车体蛇形(一次蛇形)的廓形，在现场表现为钢轨轨侧接触、窄光带等，动车组车体晃动明显。随后通过曲线的空间插值方法，在相邻两段异常廓形间插入一定数目的过渡廓形，考虑到计算速度以及打磨磨头单遍的切削量，可以依据线路的实际情况增加或者减小相邻两段异常廓形间的过渡廓形数量。将包括过渡廓形与异常廓形的全部廓形与高速铁路动车组异常抖动区段所在线路主要车型的标准车轮廓形，磨耗车轮廓形进行匹配，计算轮轨匹配等效锥度及接触点位置等参数，分析等效锥度和接触带宽随钢轨廓形的演化规律。
步骤8：将插入的钢轨廓形导入动力学仿真软件中，计算与该线路主要车型包括异常振动车型的新轮及磨耗轮与这些钢轨廓形匹配下的车体和构架横向振动响应，得出钢轨廓形变化对各主要车型的动车组动力学性能的影响规律，包括车体、转向架横向加速度主频及幅值、平稳性指标、舒适度指标等的影响规律。
步骤9：由插入廓形中优选出一个廓形作为打磨设计廓形，具体优选方法为：
基于步骤8得到的规律，同时对动车组通过不同廓形的动力学性能进行频谱分析，包括车体横向加速度、构架横向稳定性，通过转向架构架、车体地板面横向加速度，判断影响异常振动区段动车组车辆动力学性能影响较大廓形，筛选出最优打磨廓形。同时依据振动区段动车组车辆动力学分析结果，可以获得车辆发生一次蛇形、二次蛇形的临界廓形，一次蛇形表现为车体明显的摇晃运动，可通过分析车体横向振动主频，并与车体低阶固有频率进行对比，一次蛇行频率一般也在2Hz以下。二次蛇形由于等效锥度过大导致转向架蛇行加剧进而引起构架产生谐波振动由，可通过分析构架端部横向振动加速度结合车体低阶弹性模态进行识别，用于限定基于车辆系统动力学性能的钢轨打磨的合理范围，制定出廓形打磨验收偏差值，用来判断设计廓形是否合理。
步骤10：基于上述优选出的打磨设计廓形，在现场进行实施，实施后对钢轨廓形质量、轨面状态(光带)、动车组动态性能进行评价，确保打磨效果。
如图2所示，为成贵客专动车组异常抖动区段采用本发明方法进行打磨治理效果。从打磨前后车体振动变化情况中可以看出，按照设计廓形打磨前存在 8-9Hz左右主频；按照设计廓形打磨后，成贵客专动车组高速通过时车体均无明显主频，动态添乘效果良好
如图3所示，为成贵客专动车组在2019年4月和2019年6月的打磨前后构架振动变化情况。从图中可以看出，按照设计廓形廓形打磨前存在8-9Hz左右主频；按照设计廓形打磨后，成贵客专动车组高速通过时构架无明显主频，动态添乘效果良好。
如图4所示，为成贵客专抖车最严重区段的钢轨廓形GQI指标，从图中看出左右股廓形打磨前钢轨GQI指标较低，平均分在38.8，钢轨廓形与设计廓形存在明显差异。廓形打磨后钢轨GQI指标得到极大的提高，钢轨GQI指标提升至 90分以上，轮轨接触关系得到明显改善。
Claims (5)
1.一种铁路钢轨打磨廓形设计方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤1：确定高速铁路动车组列车异常抖动区段的钢轨廓形、钢轨表面状态、是否发生异常光带、钢轨表面粗糙度水平、钢轨表面不平顺水平，并采集异常抖动区段内不同曲线半径以及直线区段钢轨的基本信息；
步骤2：采集发生异常振动动车组列车的车轮踏面廓形进行采集，并采集异常抖动区段的轨距、轨底坡、左右车轮滚动圆半径信息，根据采集到的数据确定车轮踏面滚动圆磨耗、轮缘磨耗、QR值、踏面凹陷量、轮缘厚度的分布特点；同时采集动车组车轮踏面不圆度；
步骤3：对步骤2中采集数据与步骤1中数据进行轮轨关系匹配计算，得到包括轮径差、简化法等效锥度、UIC519等效锥度、接触角、轮轨接触光带宽度分布结果；
步骤4：对发生动车组异常振动的线路的其它车型车轮踏面廓形抽样采集，并通过步骤3方法进行轮轨关系匹配分析；
步骤5：建立通过动车组异常抖动区段主要车型的动车组车体有限元模型；
步骤6：将通过动车组异常抖动区段主要车型的动车组车体有限元模型输入动力学仿真软件中，建立刚柔耦合实参数的车辆-轨道动力学模型。
步骤7：选取动车组异常振动区段异常的廓形作为边界廓形随后通过曲线的空间插值方法，在相邻两段异常廓形间插入过渡廓形；将包括过渡廓形与异常廓形的全部廓形与高速铁路动车组异常抖动区段所在线路主要车型的标准车轮廓形，磨耗车轮廓形进行匹配，计算轮轨匹配等效锥度及接触点位置等参数，分析等效锥度和接触带宽随钢轨廓形的演化规律；
步骤8：将插入的钢轨廓形导入动力学仿真软件中，计算与该线路主要车型包括异常振动车型的新轮及磨耗轮与这些钢轨廓形匹配下的车体和构架横向振动响应，得出钢轨廓形变化对各主要车型的动车组动力学性能的影响规律；
步骤9：基于步骤8得到的规律，同时对动车组通过不同廓形的动力学性能进行频谱分析，判断影响异常振动区段动车组车辆动力学性能影响较大廓形，筛选出最优打磨廓形。
步骤10：基于上述优选出的打磨设计廓形，在现场进行实施，实施后对钢轨廓形质量、轨面状态、动车组动态性能进行评价，确保打磨效果。
2.如权利要求1所述一种铁路钢轨打磨廓形设计方法，其特征在于：抽样采集比例按照通过车型的数量在该线路所占比重进行采集，不少于4组动车组车轮。
3.如权利要求1所述一种铁路钢轨打磨廓形设计方法，其特征在于：步骤5中，在建立动车组车体有限元模型时，首先建立车体三维模型，然后导入Hypermesh中进行有限元前处理，最后导入ABAQUS进行模态求解。
4.如权利要求1所述一种铁路钢轨打磨廓形设计方法，其特征在于：对通过动车组异常抖动区段主要车型的动车组车体模态特征进行分析，找出前5阶主频，分析前5阶模态振型变形特征，用于与发生异常振动时刻车体振动频率进行对比，分析相关性。
5.如权利要求1所述一种铁路钢轨打磨廓形设计方法，其特征在于：依据振动区段动车组车辆动力学分析结果，可以获得车辆发生一次蛇形、二次蛇形的临界廓形；一次蛇形表现为车体明显的摇晃运动，通过分析车体横向振动主频，并与车体低阶固有频率进行对比；二次蛇形由于等效锥度过大导致转向架蛇行加剧进而引起构架产生谐波振动由，通过分析构架端部横向振动加速度结合车体低阶弹性模态进行识别，用于限定基于车辆系统动力学性能的钢轨打磨的合理范围，制定出廓形打磨验收偏差值，用来判断设计廓形是否合理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010833630.2A CN112131678B (zh) | 2020-08-18 | 2020-08-18 | 一种铁路钢轨打磨廓形设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010833630.2A CN112131678B (zh) | 2020-08-18 | 2020-08-18 | 一种铁路钢轨打磨廓形设计方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112131678A true CN112131678A (zh) | 2020-12-25 |
| CN112131678B CN112131678B (zh) | 2024-02-20 |
Family
ID=73850940
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010833630.2A Active CN112131678B (zh) | 2020-08-18 | 2020-08-18 | 一种铁路钢轨打磨廓形设计方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112131678B (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113128091A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-16 | 西南交通大学 | 一种抑制车线耦合共振的高速铁路轨道模态设计方法 |
| CN113186764A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-07-30 | 江苏韦尔汀轨道工程技术有限公司 | 一种道岔转辙器区非对称打磨钢轨廓形设计方法 |
| CN113239449A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-08-10 | 西南交通大学 | 一种轨道车辆柔性转向架蛇行运动分析方法 |
| CN113642151A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-11-12 | 中车长江运输设备集团有限公司 | 一种铁路列车车轮磨耗预测方法及装置 |
| CN113806867A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-12-17 | 中国国家铁路集团有限公司 | 基于实测轮轨廓形匹配的等效锥度修正方法及装置 |
| CN113947130A (zh) * | 2021-08-03 | 2022-01-18 | 西南交通大学 | 车轮多边形磨损波形回归预测ai模型训练使用方法及设备 |
| CN114279314A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-05 | 武汉大学 | 一种钢轨修复后处理策略制定方法 |
| CN115195799A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-10-18 | 西南交通大学 | 一种车辆蛇行运动稳定性在线识别与主动控制仿真方法及系统 |
| CN116767307A (zh) * | 2023-08-18 | 2023-09-19 | 成都盛锴科技有限公司 | 一种轨道交通的动态不平顺测量系统及轮轨关系评估方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106951657A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-07-14 | 西安石油大学 | 一种磨损钢轨打磨目标廓形快速设计方法 |
| CN107391911A (zh) * | 2017-07-04 | 2017-11-24 | 中国铁道科学研究院 | 轨道车辆的动态等效锥度的确定方法及装置 |
| CN108589449A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-09-28 | 中铁物轨道科技服务集团有限公司 | 一种个性化铁路钢轨打磨目标廓形设计方法 |
| CN108664707A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-10-16 | 西南交通大学 | 一种基于有限元模拟的车轮-轨道接触循环加-卸载仿真分析方法 |
| CN109115162A (zh) * | 2018-07-17 | 2019-01-01 | 中铁物轨道科技服务集团有限公司 | 一种铁路钢轨廓形质量指数计算方法 |
| CN109145487A (zh) * | 2018-09-06 | 2019-01-04 | 河南科技大学 | 一种摆线轮齿廓误差的修正方法及摆线轮 |
| CN111368642A (zh) * | 2020-02-11 | 2020-07-03 | 北京交通大学 | 基于轮轨激励的铁路无砟轨道钢轨模态频率的识别方法 |
| CN111460705A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-07-28 | 中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所 | 一种高速铁路钢轨型面优化设计方法 |
-
2020
- 2020-08-18 CN CN202010833630.2A patent/CN112131678B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106951657A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-07-14 | 西安石油大学 | 一种磨损钢轨打磨目标廓形快速设计方法 |
| CN107391911A (zh) * | 2017-07-04 | 2017-11-24 | 中国铁道科学研究院 | 轨道车辆的动态等效锥度的确定方法及装置 |
| CN108664707A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-10-16 | 西南交通大学 | 一种基于有限元模拟的车轮-轨道接触循环加-卸载仿真分析方法 |
| CN108589449A (zh) * | 2018-05-17 | 2018-09-28 | 中铁物轨道科技服务集团有限公司 | 一种个性化铁路钢轨打磨目标廓形设计方法 |
| CN109115162A (zh) * | 2018-07-17 | 2019-01-01 | 中铁物轨道科技服务集团有限公司 | 一种铁路钢轨廓形质量指数计算方法 |
| CN109145487A (zh) * | 2018-09-06 | 2019-01-04 | 河南科技大学 | 一种摆线轮齿廓误差的修正方法及摆线轮 |
| CN111368642A (zh) * | 2020-02-11 | 2020-07-03 | 北京交通大学 | 基于轮轨激励的铁路无砟轨道钢轨模态频率的识别方法 |
| CN111460705A (zh) * | 2020-03-19 | 2020-07-28 | 中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所 | 一种高速铁路钢轨型面优化设计方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| QIANG LIN等: "Optimal design of rail grinding patterns based on a rail grinding target profile", 《PROC IMECHE PART F: J RAIL AND RAPID TRANSIT》, pages 560 - 571 * |
| 张晓阳 等: "高速铁路动车组异常振动与钢轨打磨研究", 《铁道建筑》, no. 3, pages 119 - 121 * |
| 龚继军 等: "钢轨打磨技术发展现状及打磨策略探讨", 《机车电传动》, no. 3, pages 23 - 29 * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113239449A (zh) * | 2020-12-29 | 2021-08-10 | 西南交通大学 | 一种轨道车辆柔性转向架蛇行运动分析方法 |
| CN113186764A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-07-30 | 江苏韦尔汀轨道工程技术有限公司 | 一种道岔转辙器区非对称打磨钢轨廓形设计方法 |
| CN113128091B (zh) * | 2021-04-22 | 2022-10-21 | 西南交通大学 | 一种抑制车线耦合共振的高速铁路轨道模态设计方法 |
| CN113128091A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-16 | 西南交通大学 | 一种抑制车线耦合共振的高速铁路轨道模态设计方法 |
| CN113642151A (zh) * | 2021-07-09 | 2021-11-12 | 中车长江运输设备集团有限公司 | 一种铁路列车车轮磨耗预测方法及装置 |
| CN113947130A (zh) * | 2021-08-03 | 2022-01-18 | 西南交通大学 | 车轮多边形磨损波形回归预测ai模型训练使用方法及设备 |
| CN113947130B (zh) * | 2021-08-03 | 2022-06-14 | 西南交通大学 | 车轮多边形磨损波形回归预测ai模型训练使用方法及设备 |
| CN113806867A (zh) * | 2021-09-16 | 2021-12-17 | 中国国家铁路集团有限公司 | 基于实测轮轨廓形匹配的等效锥度修正方法及装置 |
| CN113806867B (zh) * | 2021-09-16 | 2024-02-02 | 中国国家铁路集团有限公司 | 基于实测轮轨廓形匹配的等效锥度修正方法及装置 |
| CN114279314A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-04-05 | 武汉大学 | 一种钢轨修复后处理策略制定方法 |
| CN115195799A (zh) * | 2022-07-08 | 2022-10-18 | 西南交通大学 | 一种车辆蛇行运动稳定性在线识别与主动控制仿真方法及系统 |
| CN115195799B (zh) * | 2022-07-08 | 2024-04-26 | 西南交通大学 | 一种车辆蛇行运动稳定性在线识别与主动控制仿真方法及系统 |
| CN116767307A (zh) * | 2023-08-18 | 2023-09-19 | 成都盛锴科技有限公司 | 一种轨道交通的动态不平顺测量系统及轮轨关系评估方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112131678B (zh) | 2024-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112131678A (zh) | 一种铁路钢轨打磨廓形设计方法 | |
| CN108589449B (zh) | 一种个性化铁路钢轨打磨目标廓形设计方法 | |
| CN109214554A (zh) | 一种不落轮工况下的铁道车辆轮对整车镟修策略决策算法 | |
| CN109657339B (zh) | 一种铁道车辆坡道运行综合性能的评估方法 | |
| CN107215353B (zh) | 一种轨道结构病害的远程监控预警方法 | |
| CN112560138A (zh) | 一种桥上轨道不平顺评估方法和装置 | |
| CN111582656B (zh) | 一种高速铁路钢轨浅层状态量化评价方法 | |
| CN110658005A (zh) | 一种基于车体加速度识别钢轨波磨病害的方法 | |
| CN111764208A (zh) | 一种基于区间分割的钢轨打磨廓形快速预测方法 | |
| CN113987755A (zh) | 一种高速道岔直向钢轨使用状态评估方法 | |
| CN109408854A (zh) | 一种基于改进的粒子群算法的车轮型面多目标优化方法 | |
| CN111290295A (zh) | 轮轨界面润滑与摩擦控制决策支持系统 | |
| CN111444574A (zh) | 基于动力学分析的传感器布局优化方法 | |
| CN113609565B (zh) | 铁路桥梁轨道静态长波不平顺的验收方法及装置 | |
| CN110598275A (zh) | 基于响应面建模和改进粒子群算法的车轮型面优化方法 | |
| CN117150612A (zh) | 一种基于多目标优化的钢轨打磨基准廓形设计方法 | |
| CN110889511A (zh) | 轨道交通智能健康管理系统 | |
| CN113806883B (zh) | 一种din5573型地铁车轮的无级镟修方法 | |
| CN109242117A (zh) | 一种市域铁路车辆五级检修的分级方法 | |
| CN112836313B (zh) | 一种基于接触光带位置的道岔钢轨打磨廓形的设计方法 | |
| CN113705051B (zh) | 一种基于扣件弹条服役寿命的钢轨波磨打磨方法 | |
| CN114279314A (zh) | 一种钢轨修复后处理策略制定方法 | |
| CN115081784A (zh) | 用于机车车轮的故障预测与健康管理系统 | |
| Jin et al. | Wheel wear predictions and analyses of high-speed trains | |
| CN113417179A (zh) | 一种基于地铁小半径曲线轨道获取目标廓形的方法及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |