[发明专利]铁路扣件弹条断裂飞溅风险预测方法及装置

说明书

本发明实施例提供的一种铁路扣件弹条断裂飞溅风险预测方法及装置，涉及交通安全技术领域，该方法通过建立三维非线性有限元模型并将其置为服役状态，再建立车辆与所述钢轨的耦合空间仿真模型，根据所述耦合空间仿真模型获取在钢轨出现波磨情况时车辆与钢轨之间的动力响应数据，然后将动力响应数据作为激励输入至三维非线性有限元模型，获得弹条的断裂飞溅风险数据，根据根据该断裂飞溅风险数据可以对飞溅轨迹进行模拟，所以可以根据弹条的断裂飞溅风险数据对弹条的飞溅风险进行预测，从而得到风险预测结果，进而实现对弹条断裂飞溅进行较为全面的防护措施，保证列车在运行期间的安全行驶。

技术领域

本发明涉及交通安全技术领域，具体而言，涉及一种铁路扣件弹条断裂飞溅风险预测方法及装置。

背景技术

钢轨波磨是指钢轨在投入运行后，在钢轨表面上出现的有一定规律的周期性磨损和塑性变形在钢轨的工作表面产生的一种近似波浪形的磨耗，目前，在全国各地的地铁运营中，钢轨波磨引发的弹条折断现象频频发生，尤其是在小半径曲线地段，弹条断裂后飞溅后会随之引发一些安全风险问题，如弹条断裂飞溅后会打击车窗等安全问题，给列车的正常运营带来了威胁。

在现有技术中，对弹条断裂飞溅的认识还不够充分，且一般是通过工程经验来对弹条断裂飞溅进行安全防护措施，从而无法实现能够对弹条断裂飞溅后引发的安全问题进行较为全面的防护措施，难以保证列车运行的安全。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种铁路扣件弹条断裂飞溅风险预测方法及装置，以改善上述问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种铁路扣件弹条断裂飞溅风险预测方法，所述方法包括：建立三维非线性有限元模型，所述三维非线性有限元模型为对铁路扣件进行组装后形成的实体有限元模型，所述铁路扣件包括钢轨、弹条、轨距挡块、弹性胶垫及铁垫板；将所述实体有限元模型设置为服役状态，所述服役状态指所述弹条与所述钢轨之间产生扣压力；建立车辆与所述钢轨的耦合空间仿真模型；根据所述耦合空间仿真模型，获取在所述钢轨出现波磨情况时所述车辆与所述钢轨之间的动力响应数据，所述动力响应数据包括钢轨扣件力、钢轨动态位移、钢轨振动加速度；将所述动力响应数据作为激励输入至所述三维非线性有限元模型，获得所述弹条的断裂飞溅风险数据；根据所述弹条的断裂飞溅风险数据对所述弹条的飞溅风险进行预测，并得到风险预测结果。

在上述实现过程中，建立了三维非线性有限元模型，三维非线性有限元模型为对铁路扣件进行组装后形成的实体有限元模型，包括铁路扣件的各个部件，保证三维非线性有限元模型的完整性，后续将所述实体有限元模型设置为服役状态能够更加全面的对其中的受力进行分析，建立车辆与钢轨的耦合空间仿真模型能够获得波磨情况时所述车辆与所述钢轨之间的动力响应数据，保证模拟出波磨情况的真实状态，并获得此时的动力响应数据，此处获得的动力响应数据为与真实情况接近的值，用动力响应数据作为激励输入至所述三维非线性有限元模型可以获得弹条的断裂飞溅风险数据，从而可以根据弹条的断裂飞溅风险数据对所述弹条的飞溅风险进行预测，然后得到风险预测结果，进而可以根据预测结果预防弹条的断裂飞溅引发的安全问题，最后可以建立起相应的防护措施，保证列车的安全行驶。

进一步地，所述建立三维非线性有限元模型，包括：获取所述铁路扣件的几何属性和物理属性，所述几何属性包括截面积、惯性矩、截面系数，所述物理属性包括材料密度、弹性模量和泊松比；根据所述几何属性和所述物理属性建立所述铁路扣件的三维非线性有限元模型。

在上述实现过程中，所述三维非线性有限元模型为对铁路扣件进行组装后形成的实体有限元模型，其中的铁路扣件模型按照实际的组成部件来建立，并且根据实际的铁路扣件的几何属性和物理属性，建立三维非线性有限元模型中的铁路扣件，保证建立的三维非线性有限元模型为贴合真实情况的模型，从而使后续的工作中保证数据的准确性。