高速铁路钢轨廓形打磨质量评估方法及应用

在借鉴国外钢轨廓形打磨质量指数(GQI)的基础上,结合《高速铁路钢轨打磨管理办法》中的廓形验收标准,提出基于钢轨廓形打磨质量指数和廓形偏差曲线的评估方法。首先根据砂轮打磨角度对钢轨廓形打磨区域进行划分,通过德尔菲法确定各个区域的廓形权重系数,然后根据钢轨廓形与目标廓形的偏差,提出GQI值计算公式,最后辅以廓形偏差曲线,评估钢轨廓形打磨质量;并进行现场应用分析。结果表明:采用的评估方法不仅可对钢轨打磨质量进行评估,而且可对钢轨廓形状态是否会导致动车组异常振动进行预测,进而给出合理的钢轨打磨建议;提出的GQI计算公式既能评判钢轨打磨廓形是否达到要求,又能量化打磨廓形与目标廓形吻合程度;GQI值大于70且变化范围较小,可有效减轻或消除动车组构架报警、晃车等异常振动。     

生成钢轨打磨量曲线的一种计算方法

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。     

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。     

钢轨截面曲线圆弧圆心精确求取方法

0引言铁路工务部门在对钢轨打磨过程中,首先需要通过各种测量手段获取钢轨截面的廓形,然后将该廓形与标准钢轨截面廓形进行对比,从而求取钢轨的磨损值。国产钢轨的截面廓形由3段圆弧构成,以60kg/m钢轨为例,钢轨截面廓形有R300、R80和R13等3段圆弧组成(见图1)。因此,对钢轨截面廓形上的某点而言,求取在该点的磨损值需要求取钢轨截面廓形圆弧的圆心,然后根据圆心求取钢轨截面廓形在该点处的法线,进而求得该点的磨损值。考虑到当前在求取钢轨磨损值时,采用AutoCAD作图     

基于响应面模型的钢轨打磨廓形预测方法

由于钢轨初始廓形及打磨工况的差异,现有方法难以准确预测多个砂轮组合打磨形成的钢轨打磨廓形。为此,提出一种基于响应面模型的钢轨打磨廓形预测方法。通过采集钢轨廓形的离散数据点,引入3次样条插值方法对打磨前的钢轨廓形进行数学描述。以打磨功率和砂轮倾角为设计变量,构建以打磨量为响应量的3阶响应面模型。基于钢轨打磨廓形成形机理,设计打磨廓形的数值计算方案,实现多个砂轮组合作用下的钢轨打磨廓形预测。通过工程实例,结合现行钢轨打磨验收标准,验证上述方法的准确性和可靠性。     

基于动态测量的钢轨廓形打磨智能分析系统的研发

开发了一套基于动态测量的钢轨廓形打磨智能分析系统。该系统由钢轨廓形动态测量子系统、打磨策略子系统和接口子系统3个子系统构成。钢轨廓形动态测量子系统采用线结构光视觉技术对钢轨廓形进行动态测量;打磨策略子系统根据钢轨廓形动态测量子系统获得的现场钢轨廓形数据,实时生成可供钢轨打磨列车使用的打磨策略;接口子系统通过TCP/IP协议与打磨策略子系统通信,将打磨策略子系统生成的打磨策略传输给钢轨打磨列车的作业控制系统,从而控制钢轨打磨列车作业。     

地铁曲线段钢轨廓形打磨效果动力仿真及实测分析

根据地铁曲线地段钢轨打磨前后实测廓形建立了实参数动力学模型并进行仿真计算,结合现场实测数据,对打磨效果进行了量化分析。研究表明,钢轨打磨后车体横向和垂向振动加速度有效值相对打磨前分别降低了7%、2%,从而提高了曲线地段地铁车辆运行的平稳性;钢轨廓形打磨可以使脱轨系数降低5%～30%,横向蠕滑力减小5%～40%,磨耗指数降低10%～50%,从而提高了车辆运行的安全性,降低了钢轨表面病害发生率和磨耗速率。通过打磨后现场观测发现,打磨区段钢轨垂磨速率相对非打磨区段降低了30%～40%,表明钢轨廓形打磨可以有效降低钢轨磨耗速率。     

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。     

个性化钢轨廓形打磨在北京地铁的应用分析

在北京地铁6号线草房站—物资学院路站区间选择一段曲线段作为试验段,基于钢轨廓形和车轮踏面数据调查,借助动力学仿真软件计算钢轨打磨最佳设计廓形.在钢轨铣磨和个性化打磨后设置观测点进行定期观测,计算分析钢轨廓形变化、疲劳伤损发展、波磨发展等情况,对比钢轨铣磨和钢轨廓形打磨的质量效果.试验结果表明:钢轨廓形打磨减缓了钢轨疲劳伤损及波磨的发展速率,将打磨周期从3个月延长至6个月;地铁采用个性化钢轨廓形打磨是合理且必要的.     

基于轮轨关系的钢轨打磨代表廓形计算方法研究

钢轨廓形打磨能有效延长钢轨使用寿命,打磨过程中的一个重要步骤是从多个实测钢轨廓形中选取或计算一个代表廓形,与目标廓形对比后对打磨电机磨石角度进行排列安排。针对实测钢轨廓形数据中均存在的周期性或偶发脉冲干扰问题,利用Savitzky-Golay平滑法能很好地保持曲线形状,同时又达到较好的平滑效果。基于轮轨接触几何关系及接触点位置的概率分布,分析采用算术平均、加权平均、最小二乘距离法和散点拟合法计算得到的钢轨代表廓形与实测钢轨廓形组的轮轨接触点分布曲线相关性。结果表明:无论是在直线还是曲线区段,算术平均法的结果均最贴近实测数据结果,其次是散点拟合法的结果,加权平均、最小二乘距离法的结果相符程度较低。     

钢轨打磨对铁路运营物资管理的影响

基于个性化钢轨廓形打磨技术的现场应用案例,分析了钢轨打磨对铁路运营物资使用的影响.结果表明,个性化钢轨廓形打磨技术的应用可有效减少钢轨磨耗、波磨和疲劳伤损等病害的产生和发展,大幅提高钢轨使用寿命和线路基础的稳定性,有利于钢轨、轨距拉杆、胶垫、弹条等铁路常用物资的节省和管理.     

个性化钢轨廓形打磨方法分析

对个性化钢轨廓形打磨方法进行了阐述,并结合实际案例对不同线路实施廓形打磨后的效果进行了分析。分析结果表明,钢轨廓形打磨能够有效改善轨道动力学性能、车辆舒适度指标和轮轨接触关系,在减小轮轨滚动摩擦阻力的同时达到节能降耗的目的。同时廓形打磨能够大幅减小小半径曲线钢轨磨耗速率,且初始磨耗较小时开展廓形打磨效果更佳。     

基于车体低频横向晃动分析的60N钢轨打磨限值研究

为解决国内部分服役动车组在运营过程中产生车体低频横向晃动问题(以下简称“晃车”),提高车体平稳性和旅客乘坐的舒适性，基于对部分晃车区段(打磨目标为60N钢轨的高速铁路干线)开展跟踪调研与测试的基础上，对比工务系统打磨后左右轨对称情况下，不同偏差值的钢轨廓形对应车体低频横向晃动的差异；并结合动力学仿真软件研究不同偏差值的钢轨廓形对于晃车现象的影响，找出打磨目标为60N钢轨的合理打磨限值并提出相应的打磨措施与建议。结果表明：晃车区段左右股钢轨工作边相较于打磨目标廓形60N钢轨存在过打磨导致等效锥度过小，是造成动车组晃车的重要原因；以车体横向振动加速度、车体横向晃动主频和轮轨匹配等效锥度等值为主要依据，提出60N钢轨在横坐标15 mm处的负偏差为0.1 mm时，会出现晃车现象，建议工务系统以60N钢轨为目标廓形时，按照正偏差打磨，打磨值宜按+0.1 mm控制。     

高速铁路钢轨廓形磨耗发展规律及打磨周期研究

针对高速铁路钢轨打磨过程中周期制定的问题,对京广高速铁路郑武(郑州—武汉)段钢轨廓形进行了长期跟踪观测,选取长10 km、年通过总质量21 Mt的观测区段,计算分析了钢轨廓形磨耗速率和实测廓形的等效锥度变化.结果表明:观测区段在打磨后28个月内,钢轨廓形垂直磨耗增加速率为0.09 mm/年,钢轨廓形面积磨耗速率为2.5...     

廓形打磨对小半径曲线钢轨受力状态的影响

为了研究钢轨廓形打磨对小半径曲线轮轨关系和作用力的影响,对成渝铁路钢轨打磨前后的轮轨接触关系开展分析,对车辆轮轨作用力进行现场测试。测试结果表明:钢轨廓形打磨后,货运列车和客运列车通过小半径曲线时的轮轨垂向力均值降低幅度分别达到13.8%和8.4%,轮轨横向力均值降低幅度分别达到19.7%和33.5%,脱轨系数均值降低幅度最大分别达到16.0%和7.4%,轮重减载率均值降低幅度最大分别达到23.1%和27.3%;钢轨打磨后的轨面状态得到有效改善,轮轨接触分布更为合理。钢轨廓形打磨可有效提升列车曲线通过性能,对于轮轨关系和钢轨受力状态的改善具有重要意义。     

周期性钢轨廓形打磨对小半径曲线寿命的影响

选取半径300 m小半径曲线作为试验曲线,从轮轨接触几何特性、车辆动力学特性、现场打磨效果3个方面分析了周期性钢轨廓形打磨对小半径曲线寿命的影响。结果表明:周期性廓形打磨后轮轨间等效锥度显著改善;列车1～4位车轮与9#钢轨接触时磨耗功、最大脱轨系数均较为理想;周期性廓形打磨后钢轨轨面未出现比较严重的病害,侧磨速率显著降低,轨道质量指数有明显改善,有助于延长钢轨使用寿命。     

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。     

黎湛线电气化改造时钢轨打磨模式的优化与应用

黎(塘)湛(江)线在电气化改造过程中,需利用钢轨打磨车对线路进行精调打磨,消除钢轨病害,以满足开通动车组的要求。原有的廓形打磨技术消除病害能力不足,打磨质量不佳。通过对原有打磨模式、打磨效果的分析以及现场实地调研,发现了原有打磨模式存在的问题,提出了打磨模式的优化方案,并成功运用到黎湛线电气化区间的打磨中。实际施工运用及检测验收结果表明,该打磨方法对消除钢轨病害、改善轮轨接触关系效果明显,在延长钢轨使用寿命的同时提高了列车运行质量,为动车组的顺利开通提供了保障,具有显著的社会效益和经济效益。     

钢轨打磨量的求取方法

我国于20世纪80年代引入钢轨打磨技术,目前一些主要铁路局已配备钢轨打磨车,钢轨打磨技术也逐渐成为一项基本的线路维护技术。在进行钢轨打磨时,首先需要精确测量钢轨磨耗量,然后计算成打磨量,以指导打磨车采取适当的打磨方式对钢轨进行廓形修复。1钢轨打磨量求取方法分析求取钢轨打磨量首先需检测出实际钢轨磨损状态。目前,钢轨磨损检测的主要手段有机械卡尺检测、位移传感器     

大准铁路小半径曲线钢轨打磨廓形及工艺研究

针对大准铁路小半径曲线钢轨伤损和磨耗严重开展钢轨打磨技术研究,进行打磨模板设计。本文通过分析实测轮轨廓形的磨耗和接触特征,确定钢轨打磨目标廓形,据此设计得到适合于大准铁路小半径曲线的钢轨打磨廓形,并采用重载货车-轨道动力学模型和轮轨接触有限元模型进行理论计算与分析。结果表明:车轮与实测钢轨廓形匹配时,上股易形成过共形接触,下股接触点偏向轮缘根部,形成反向轮径差,降低曲线通过性能;车轮与打磨廓形匹配时轮轨接触状态得到明显改善,轮对冲角、轮轨横向力、脱轨系数、磨耗指数和轮轨接触应力均显著降低,大幅提高了曲线通过性能。