打磨参数对打磨车作业能力影响的试验与回归分析

为优化打磨参数,提高钢轨打磨车作业效率,以PGM-48及GMC-96X型打磨车为研究对象,运用金属磨削原理、正交试验分析及回归分析等理论,结合现场试验数据,建立钢轨打磨车作业过程中打磨速度、打磨功率与作业能力的回归数学模型。研究表明,打磨车打磨能力与打磨速度呈负相关,与打磨功率呈正相关;在正常条件下,打磨速度相比打磨功率对打磨车作业能力的影响更大;由于结构、能量转化效率等因素,不同型号打磨车在相同打磨参数下打磨能力不同;幂函数回归分析所得数学模型具有高度显著性,对打磨参数、打磨模式的确定具有实际指导意义。     

面向钢轨目标廓形的多砂带磨削作业打磨模式

基于砂带打磨钢轨时的接触状态,在单条砂带磨削角度给定的前提下,推导单条砂带磨削在钢轨横向截面上的材料去除深度,建立单条砂带材料去除的廓形模型和面积模型。为在多砂带联合磨削下包络形成钢轨目标廓形,在给定首条砂带的磨削角度后,根据当前钢轨表面的剩余高度并以打磨量最大为原则设定其他砂带的磨削角度,结合工艺参数生成钢轨养护时的多砂带联合磨削作业打磨模式。以打磨质量指数评价打磨质量,确定打磨次数,评价多砂带联合磨削作业打磨模式的打磨质量。结果表明:在砂带磨削工艺参数一定时,砂带的磨削能力与钢轨表面的曲率半径相关;以最大打磨深度对应的角度进行砂带布局的打磨模式能够很好地满足钢轨目标廓形的磨削需求。     

钢轨主动打磨磨石界面热应力分析及影响研究

为分析钢轨打磨时的摩擦、磨损及疲劳损伤,根据传热学理论,通过热机耦合方法,运用ABAQUS软件建立钢轨打磨有限元模型,以分析不同车速、打磨电机功率和打磨宽度对钢轨表面温度场和应力场的影响。钢轨与砂轮之间摩擦所产生的热量等效为一个移动热源,数值分析磨削过程中钢轨表面的温度、应力及应变状态。结果表明:钢轨打磨是一个快速升温、缓慢降温的过程;高温区温度场、等效应力场均呈以打磨轴线为中心、向四周扩散的椭圆形分布,且打磨高温区深度较浅,打磨产生的高温影响范围有限;钢轨表面最高温度随打磨车速度和打磨宽度的增加而减小,随打磨电机功率的增加而增加,仿真结果与实际打磨情况较为符合。     

基于Kriging插值的钢轨打磨温度预测

针对钢轨打磨施工过程中产生的大量磨削热会使磨削区域温度持续升高,影响钢轨打磨质量问题,基于钢轨打磨施工基本原理,建立钢轨打磨单磨粒磨削温度模型和多砂轮磨削温度模型,分别计算不同打磨参数下的打磨温度。为实现对不同打磨参数下打磨温度的实时预测,以不同打磨参数及其对应的打磨温度为样本,采用Kriging插值方法,建立钢轨打磨温度关于打磨参数的预测模型。预测误差分析结果表明,该预测方法的最大预测误差为4.5%,可以应用于钢轨打磨列车打磨参数在线优化系统中。     

客运专线钢轨打磨的思考

轨道平顺分为轨道几何状态不平顺和钢轨车轮踏面不平顺。钢轨打磨作业主要消除周期性和非周期性不平顺,分为预打磨、预防性打磨、保养性（轮廓性）打磨和校正性（修理性）打磨。通过对日本、法国、德国和瑞典高速铁路钢轨打磨作业分析,根据我国铁路钢轨打磨作业实际,建议开展客运专线线路开通前的钢轨预打磨、开通后的钢轨预防性打磨及保养性打磨等研究和试验,制定钢轨打磨各种形式与参数、打磨程序、条件和验收标准。     

客运专线钢轨打磨的思考

轨道平顺分为轨道几何状态不平顺和钢轨车轮踏面不平顺.钢轨打磨作业主要消除周期性和非周期性不平顺,分为预打磨、预防性打磨、保养性(轮廓性)打磨和校正性(修理性)打磨.通过对日本、法国、德国和瑞典高速铁路钢轨打磨作业分析,根据我国铁路钢轨打磨作业实际,建议开展客运专线线路开通前的钢轨预打磨、开通后的钢轨预防性打磨及保养性打磨等研究和试验,制定钢轨打磨各种形式与参数、打磨程序、条件和验收标准.     

钢轨打磨工艺在郑西高铁中的应用研究

在郑西高铁钢轨打磨实践中,先期进行了钢轨全表面覆盖打磨,打磨后光带有些出现在非正常位置,部分地段钢轨的轨顶中部磨削较为困难。进行第二次钢轨打磨,修正了钢轨轮轨关系,打磨效果达到预定作业标准。     

钢轨打磨车磨头数量及驱动方式分析

介绍了钢轨打磨车的磨削系统,并重点进行了磨头数量选择计算分析,以及磨头电机驱动和液压电机驱动两种方式比较分析,试图对钢轨打磨车选型设计提供一些帮助。由分析知:按1.5遍/年的预防性打磨制度、4～6次/月打磨作业条件,8、16磨头钢轨打磨车分别适用于总长24～40km的地铁线路。磨头电机驱动的优势比较符合使用者的需求,对使用者比较有利;磨头液压电机驱动对供货商比较有利,有利于产品设计和制造,在同等条件下的初期购置费用稍低,有利于占领市场。     

GMC96B型钢轨打磨列车试验研究

在介绍GMC96B型钢轨打磨列车概况的基础上,详细叙述钢轨打磨列车的总体性能试验、打磨作业性能试验、运行性能试验和运行动力学试验的情况。试验结果表明,钢轨打磨列车打磨作业精度高、磨削能力强,作业性能、牵引和制动性能满足合同验收项目和相关标准要求,能满足120km/h附挂运行的稳定性和平稳性要求。     

钢轨打磨控制策略研究

以钢轨打磨控制策略为研究对象,通过建立钢轨磨削的三维坐标,分析钢轨磨削的基本理论和打磨压力的PID控制理论,得出了影响钢轨打磨效果的重要因素和关键参数,提出了钢轨打磨控制策略和方案,详细介绍了该控制策略的原理和流程。通过设计控制系统,并大量装车应用,测试了控制系统的运行特性。测试结果表明,基于该控制策略方案开发的自主打磨控制系统,能够实现平缓无冲击落轨,落点同步性好,整体打磨效果良好,具有很好的市场应用前景。     

钢轨打磨最佳策略的制定研究

介绍钢轨打磨最佳策略制定原则和方法,根据GMC-96x型钢轨打磨车自身性能参数和钢轨打磨修理参数,结合大量实践经验和专家知识,以模拟专家的特性来解决不同程度磨损钢轨的打磨策略问题。通过分析研究钢轨打磨各控制参量的配比原则和演算关系,根据不同打磨条件制定钢轨打磨列车最佳打磨作业策略。     

智能化钢轨廓形打磨方案设计研究及应用

根据钢轨打磨磨削理论和钢轨实测廓形数据，建立单遍和多遍最优打磨方案设计模型，提出一种基于个性化模式库的钢轨廓形打磨方案设计方法，开发了智能化钢轨廓形打磨方案设计系统，并开展现场钢轨打磨作业应用。结果表明：将钢轨等效偏差指数作为最优打磨方案设计的优化目标函数，能够较好实现打磨后钢轨廓形逐步向目标廓形贴合；开发的智能化钢轨廓形打磨方案设计系统，能够根据现场实测钢轨廓形进行批量打磨方案设计，并能预测打磨后的钢轨廓形，可显著提升打磨方案设计效率；采用该打磨方案设计方法开展现场打磨作业，打磨后钢轨实测廓形与模拟廓形基本吻合，主要轮轨接触区域钢轨廓形与目标廓形较打磨前贴合程度明显提升，打磨后钢轨廓形GQI指标均达到优良等级且钢轨表面状态良好，能够较好地满足打磨作业要求。研究的相关成果可显著提升钢轨廓形打磨方案的准确性和设计效率，为铁路钢轨打磨作业提供直接、有效的指导。     

钢轨打磨车作业效率评估方法探讨

对影响钢轨打磨车作业效率的主要因素进行分析,然后选取有代表性的钢轨打磨车作为目标车,考虑比磨削能,提出目标车的打磨面积公式,并与现场实测数据相结合,确定目标车的工作能力。在此基础上,根据试验得出的同类别其他打磨车与目标车的相应比值,即可得出该打磨车的工作能力参数,确定该打磨车的工作效率。该方法经维护单位现场试用,效果显著,打磨效率和质量均得到有效提升。     

基于钢轨实测廓形的智能打磨策略

针对现有钢轨打磨策略存在打磨结果不可控和依赖人为经验设定打磨参数的缺点,提出基于钢轨实测廓形的智能打磨策略。首先根据实测的钢轨廓形确定钢轨的目标廓形,然后根据实测廓形与目标廓形的差异得到终止打磨的阈值;基于三角形面积法和钢轨打磨车单个砂轮的作业能力,计算打磨车的作业速度和功率;定位实测廓形与目标廓形之间差值最大的点,计算打磨该点时砂轮所需的偏转角度,进而再计算单个砂轮以固定功率打磨实测廓形之后得到的新廓形;将新廓形与目标廓形比较,定位新廓形和目标廓形之间差值最大的点,若该点的差值小于阈值则终止打磨,否则继续重复上述过程,直到打磨后得到的新廓形与目标廓形的最大差值小于阈值;从而得到将实测廓形打磨成目标廓形所需的每个打磨砂轮的偏转角度,并形成打磨方案。试验验证了基于钢轨实测廓形的智能打磨策略的有效性。     

基于磨粒切削模型的钢轨打磨机理研究

基于砂轮打磨钢轨的原理建立磨粒与钢轨接触的几何模型和受力模型,分析磨粒切削深度与打磨设定功率即钢轨打磨车电机输出功率的理论关系;依据磨粒分布及其突出高度的统计规律和磨粒切削深度与参与切削磨粒数目及电机输出功率的关系,仿真研究被测区域的钢轨打磨效果,并与试验结果进行对比。结果表明:切削深度的增加会引起参与切削磨粒数目的增加,而参与切削磨粒数目的增加亦会增加测试区域中打磨区域的重叠;受钢轨本身廓形曲率变化的影响,在电机输出功率相同而砂轮摆角不同时,钢轨的打磨结果也不相同;砂轮在钢轨轨顶部位的打磨会形成最宽的打磨带以及最大的打磨横断面面积,而轨肩部位的打磨带则较窄且打磨横断面面积较小;仿真与试验结果吻合,说明基于磨粒模型预测打磨砂轮的实际打磨性能是可行的。     

钢轨打磨技术发展现状及打磨策略探讨

综述了钢轨打磨技术国内外起源以及发展现状,对现阶段钢轨打磨技术的分类进行了介绍,重点介绍了曲线和直线钢轨的打磨策略制定原则;对钢轨廓形设计的主要原则进行了归纳总结;分析研究了打磨作业中打磨量的主要影响因素;提出了钢轨打磨应根据打磨前实际钢轨使用状态,在满足目标廓形、保证打磨深度和消除病害的前提下,使打磨切削量最小;最后对今后钢轨打磨技术研究重点进行了展望。     

城市轨道交通钢轨预打磨技术要求及验收标准

钢轨预打磨是对铺设上道新钢轨的打磨作业,可以去除钢轨表面脱碳层,消除焊缝不平顺和运输、施工过程中产生的初始缺陷,从而缩短轮轨磨合期,延长轮轨使用寿命。多条城市轨道交通线路在开通前开展了钢轨预打磨作业,然而尚缺乏城市轨道交通钢轨预打磨的技术要求及验收标准。为了提高城市轨道交通钢轨预打磨质量,加强新建线路钢轨预打磨管理,本文对钢轨预打磨的技术要求、作业要求、质量验收要求及其发展方向进行探讨,提出了城市轨道交通钢轨预打磨技术要求及验收标准。     

钢轨廓形打磨技术应用情况及发展趋势探讨

对钢轨廓形打磨技术在我国的应用现状进行了梳理总结,并从钢轨打磨作业智能化及信息集成化,打磨装备先进化及高效化,施工作业高安全性及绿色化等方面对钢轨廓形打磨的发展趋势进行了分析探讨,可为我国钢轨廓形打磨技术的进一步发展和完善提供参考。     

基于赫兹接触的钢轨砂带打磨功率预测模型

根据钢轨砂带打磨作业原理,将钢轨与砂带的接触状态视为2个自由曲面接触;运用赫兹接触理论建立砂带与钢轨的接触模型,计算分析接触区域的形状、面积及其上的压力分布;将砂带上的磨粒简化为球顶圆锥模型,推导出磨粒切入深度与打磨压力间的数学关系,从单颗磨粒受力分析计算整个接触区域的切向力分布,进而建立钢轨砂带打磨功率的预测模型。在综合试验平台上进行36+号陶瓷磨料砂带打磨U71Mn钢轨圆环的试验,试验结果与预测模型的预测结果对比表明,打磨功率的预测值与试验值平均仅相差2.02%,证明了打磨功率预测模型的有效性和适用性。以60kg·m~(-1)钢轨砂带打磨为例,采用预测模型分析打磨功率与砂带速度配比对打磨宽度的影响。结果表明:打磨宽度虽由接触压力直接决定,但仍受打磨功率的约束,在同样打磨功率下,曲率半径为300mm弧段可调整的打磨宽度范围最广,80mm弧段次之,13mm弧段最窄。     

基于比磨削能的中低速钢轨打磨技术研究

为了提高钢轨打磨效率,依据现有机床加工磨削原理与高速切削比磨削能计算方法,开展中低速钢轨打磨切削量精准控制技术应用研究。以标准60N钢轨轨头廓面打磨为例,首先提取廓面几何特征并将其分为4个打磨区域,根据钢轨预打磨廓面比磨削能与切削量的经验关系,建立钢轨廓面各打磨区域切削量的经验计算模型,并通过现场打磨测试验证该计算模型的可行性和精准性。结果表明,经过3次打磨计算,钢轨轨头廓面区域2的磨削面积总量最大为7.28 mm2,区域3的磨削面积总量最小为1.18 mm2,并且现场打磨测试的总切削量与理论计算的相对偏差分别为-3.57%和-4.24%,磨削总量结果基本吻合,达到钢轨磨削精度要求。