生成钢轨打磨量曲线的一种计算方法.pdf

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1、铁道建筑124ＲailwayEngineeringApril，2017文章编号:1003-1995(2017)04-0124-05生成钢轨打磨量曲线的一种计算方法1121许玉德，邱俊兴，卢野，李凤煜(1．同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海201804;2．中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都610031)摘要钢轨打磨是铁路线路重要的养护维修技术，其发展方向是打磨作业智能化、数字化。其中的关键技术之一是在测量需要打磨地段钢轨既有廓形后，基于目标廓形快速形成钢轨的打磨量曲线。本文以PGM-96C型打磨列车为研究对象，基于几何学简化，结合迹线法、数值求解等方法，提出

2、一种钢轨打磨量的计算方法，用以生成各种打磨模式下的打磨量曲线，并通过现场试验对该方法进行验证。结果表明，计算方法正确，可以满足现场钢轨打磨的需求。关键词轨道工程;钢轨打磨;理论计算;现场试验;打磨量曲线;打磨列车中图分类号U216文献标识码ADOI:10．3969/j．issn．1003-1995．2017．04．31钢轨打磨不仅能够消除轨头的伤损和疲劳，还能方法，利用开发的多磨头打磨量计算程序，生成各种打实现最佳轮轨关系所要求的钢轨型面，是线路养护维磨模式下的打磨量曲线，最后通过现场试验对打磨量［1］修的一种重要手段。但近年来的实践应用表明，钢计算方法进行验证。轨打磨技

3、术需要进一步深化研究。文献［2］研究发1砂轮与钢轨接触几何计算现，钢轨打磨廓形的精细化控制对轮轨接触关系和钢［6-7］轨寿命有着重要的影响。文献［3］提出随着铁路线路在研究轮轨接触时广泛采用迹线法求解，其运营密度的提高导致天窗时间减少，如何提高钢轨打基本思路是考虑轮轨的几何特征及相对位置，采用适磨效率成为了一个重要的课题。文献［4］总结了国内当的数学方法进行模拟，通过坐标转换和运算来求得外钢轨打磨技术的进展，认为应当着重开展基于现场可能的接触点。由于钢轨在纵向上可以看作是连续而实践的快速电脑程序优化钢轨打磨廓形的研究。文献对称的，本文对砂轮与钢轨接触几何计算的基本思路［5

4、］提出钢轨打磨技术的发展趋势是作业的智能化、是将砂轮与钢轨的空间接触问题简化为直线与曲线的信息的集成化和装备的柔性化。综上所述，钢轨打磨相交问题(如图1所示)，再基于迹线法来求解。下面的主要发展方向在于实现打磨作业的智能化、数字化，介绍具体的求解方法。提高廓形打磨的精度和打磨过程的效率。打磨作业数字化的核心是在测量需打磨地段钢轨既有廓形后，基于目标廓形快速形成钢轨的打磨量曲线，而目前国内外关于钢轨打磨量计算方法的研究很少。本文以单磨头打磨为例，将打磨砂轮与钢轨空间的接触问题简化为直、曲线相交问题，基于迹线法求解打磨砂轮与钢轨的接触位置，求出打磨深度和打磨面积的关系，在引入

5、由打磨面积反推打磨深度的机制和图1砂轮与钢轨接触示意钢轨廓形更新机制后，将这一思想推广到多磨头打磨情况，提出PGM-96C型打磨列车多磨头打磨量的计算PGM-96C型打磨车的磨石直径为254mm，宽度远大于钢轨横断面，在与钢轨接触前，砂轮会按照设定的打磨角度倾斜运动。因此，在横断面上，可以将砂轮迹收稿日期:2016-10-17;修回日期:2017-02-04线看作一条角度确定的直线。设其打磨角度为α，则基金项目:国家自然科学基金(50908179);上海市自然科学基金(11ZＲ1439200)直线的斜率k=tanα。初始状态时，砂轮在钢轨上方，作者简介:许玉德(1965—

6、)，男，教授，博士。假设该直线在Y轴的截距是h，则砂轮迹线可以用E-mail:xuyude2000@163．com式(1)表示。2017年第4期许玉德等:生成钢轨打磨量曲线的一种计算方法125y=kx+h(1)打磨深度d打磨。此时，砂轮直线可用式(8)来表示。砂轮y砂轮=kx+h－dmin－d打磨(8)由于钢轨在纵向是连续的，可以用横断面来表示，采用这种几何学等效处理方法所建立的打磨量计具体为式(2)所示的一个矩阵，由实测数据确定。算模型，能通过几何学原理确定打磨深度与打磨面积éx1y1ù之间的相互关系，利用数值方法完成求解。打磨面积êúx2y2Ｒ=êú(2)示意如图2，

7、对于阴影部分的打磨面积，可以根据打磨êúêú完成后，砂轮直线与钢轨的2个交点jd1(x1，y1)和ëxnynûjd(x，y)的坐标，再通过式(9)的积分来计算。其中222式中:n为测点个数。的y钢轨(x)可以用线性内插的方式求得。砂轮与钢轨接触时，意味着接触点处的垂向距离为0，而其他位置的垂向距离大于0。由于砂轮存在初始抬起量，因此接触点就是砂轮与钢轨垂向距离最小的点。所以，本文在X轴上搜索每个x对应的砂轮与钢轨的间隔距离。首先，在Ｒ钢轨中找到x范围上的最小值xmin和最大值xmax，二者的定义如式(3)和式(4)所示。x