[发明专利]钢轨小半径曲线内轨的波磨波长和波深的估算方法

说明书

本发明提供了一种钢轨小半径曲线内轨的波磨波长和波深的估算方法。该方法包括：建立轨道小半径曲线内轨波磨的波长和波深估算模型；基于有限元及动力学仿真确定所述波长和波深估算模型的参数；分析小半径曲线内轨波磨波长和波深发展特性；基于小半径曲线钢轨振动频响特性计算及车辆通过激励分析和波磨主振频率分析，提出了轨道结构超谐振动导致波磨产生的理论。该发明能对曲线内轨波磨的产生和发展趋势进行预判，为维修部门提供有针对性的钢轨打磨或维保建议，从而降低时间、经济成本，提升曲线车辆运行的寿命及安全性。

技术领域

本发明涉及钢轨波磨分析技术领域，尤其涉及一种钢轨小半径曲线内轨的波磨波长和波深的估算方法。

背景技术

钢轨波磨是一种轨头表面缺陷，是出现于钢轨表面的一种不平顺现象，其外形呈现出类似波浪的形状，具有很强的周期性。国内外观测统计结果表明，地铁线路上的钢轨波磨主要出现在小半径曲线地段，其中内侧钢轨尤为严重。地铁线路上大量出现的钢轨波磨会引起车辆、转向架、轮对的剧烈振动，使轮轨间的相互作用力大大增强，这加速了机车车辆和轨道各组成部件的损坏。此外，钢轨波磨导致列车的剧烈震动，使乘客舒适性降低的同时还引发了恼人的环境噪声。线路运量增加、运行车速提高、列车轴重上升等因素导致小半径曲线上的钢轨波磨问题日趋严重。钢轨波磨给地铁运营带来安全隐患的同时，也会增加钢轨打磨及保养维护的经济成本。目前关于钢轨波磨的问题受到了相关研究者的密切关注。

钢轨波磨会破坏轮轨几何轮廓的匹配性能，严重影响行车的安全性、经济性和舒适性。为了减缓或抑制地铁钢轨波磨的产生及发展，提高钢轨服役寿命，各国轨道交通领域研究人员针对地铁钢轨波磨的产生机理、钢轨波磨发展影响因素及钢轨波磨预测等方面进行了大量的研究。掌握地铁小半径曲线内轨波磨的产生机理，对其进行有效的预测，能极大地方便运营及维修部门对曲线内轨的合理使用，减缓或抑制钢轨波磨的产生及发展，提升地铁车辆运行的安全性和稳定性。

针对地铁钢轨的波磨产生机理问题，目前有基于轮对的振动模态分析提出轮对的振动特性影响波磨发展和最终形成的研究，有轮轨系统自激振动导致波磨产生的研究，既有研究表明现有的钢轨波磨成因理论可用于解释一些波磨存在的现象，并不能解释所有的波磨现象且没有一个具有简便性和地铁实际运营条件下的可预测性的曲线波磨波长和波深估算模型。

基于小半径曲线轨道结构振动频率响应特性及车辆-轨道耦合动力学理论、轮轨接触磨耗理论推导得到小半径曲线内轨的波磨波长估算模型和波深估算模型，借助有限元及动力学仿真模型对不同半径的曲线内轨波磨波长和波深进行估算，结合估算结果的时频分析研究小半径曲线内轨波磨的发展特性，提出小半径曲线内轨波磨产生及发展机理。从而为曲线钢轨的使用和维保策略制定提供参考，该方法具有较高的创新性和实用性，对提高经济效益和保障地铁车辆的安全可靠运行具有重要的意义。

在目前地铁小半径曲线上地铁车辆的运营中，曲线内轨的波磨问题较为严重，钢轨波磨会引起车辆、转向架和轮对的剧烈振动，从而加速车辆和轨道各部件的损坏，严重影响行车的安全性和平稳性。此外，钢轨波磨导致列车的剧烈振动，使乘客舒适性降低的同时还引发了恼人的环境噪声。因此，为了进行有依据性的钢轨打磨或维保，以延缓曲线内轨波磨的发展，提高运行安全性和可靠性，地铁运营公司亟需得到一种有效地小半径曲线上内轨波磨的产生机理及波长波深的估算方法。

发明内容

本发明的实施例提供了一种钢轨小半径曲线内轨的波磨波长和波深的估算方法，以克服现有技术的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种钢轨小半径曲线内轨的波磨波长和波深的估算方法，包括：

建立轨道小半径曲线内轨波磨的波长和波深估算模型；

基于有限元及动力学仿真确定所述波长和波深估算模型的参数；