一種打磨磨石角度功率變換鋼軌廓形打磨優化方法與流程
2024-04-14 19:22:05 2
1.本發明專利涉及鐵路鋼軌打磨領域，具體是一種打磨磨石角度功率變換鋼軌廓形打磨優化方法。
背景技術：
2.鋼軌打磨對於延長鋼軌使用壽命及提高列車運行品質有著重大意義，但由於不同列車車輪踏面差異較大，因為輪軌關係作用，導致不同裡程不同區間鋼軌廓形差異也較大。鋼軌打磨車調整打磨磨石角度打磨鋼軌廓形表面不同位置，當使用打磨車對鋼軌進行打磨時，由於不同裡程鋼軌廓形差異明顯，導致打磨車打磨過程中打磨磨石角度需要頻繁切換。打磨車打磨磨石角度頻繁切換模式帶來主要缺點有二點：
3.(1)打磨磨石角度頻繁切換容易出現軌面不平順現象，出現軌面波磨；
4.(2)打磨磨石角度切換時候打磨車需要停止工作，影響打磨效率。
技術實現要素：
5.為了解決上述問題，本發明提出了一種打磨磨石角度功率變換鋼軌廓形打磨優化方法，具體方法為：
6.步驟1：收集整條線路鋼軌廓形數據。
7.步驟2：制定每日打磨區間計劃。
8.步驟3：每日施工區間平均代表廓形設計，具體方法為：
9.a、將每日打磨區間的實測廓形沿鋼軌橫向等間隔進行離散化處理，將實測廓形變成大量離散點。隨後確定每個實測廓形y軸最大的點，定義為a1點，將各個實測廓形a1點對齊。然後過a1點做一條平行於x軸的線l1，進一步向下往下16mm做一條平行於l1的線l2，l2與各個實測廓形交於左右a2、a3兩個點。最後將每個實測廓形上的a1、a2對齊，對齊原則為2個廓形上a1點之間距離加上2個廓形a2點距離最短。
10.b、將對齊後的實測廓形沿鋼軌橫向平均劃分為10個區域，每個區域均由n個實測廓形組成，且每個區域具有k個離散點。
11.c、設計區間的平均代表廓形，設計方法相同，具體為：
12.各個區間內n個實測廓形的第i個離散點的代表廓形點橫縱坐標(xi，yi)計算公式為：
[0013][0014]
式中，x
ni
，y
ni
分別為第n個實測廓形第i個離散點的橫縱坐標。
[0015]
由此得到所有區間內各個實測廓形各離散點的代表廓形點坐標，共10乘k個。
[0016]
d、對10乘k個代表廓形點進行擬合，擬合得到設計的平均代表廓形。
[0017]
步驟4：將平均代表廓形與標準廓形對齊，根據打磨廓形軌頭角度分布將標準廓形軌頭上各角度點與平均代表廓形間的法相間距定義為所需的打磨量，進而得到打磨模式，打磨模式中包含了需要打磨的角度和各角度需要打磨的功率。
[0018]
進一步，將區間所有實測廓形與標準廓形對齊，依次計算出標準廓形與各實測廓形的各軌頭角度的打磨量，根據由平均代表廓形計算得到的打磨角度，在不改變磨石角度偏轉的情況下改變打磨模式的角度功率，進而得到整個區間的打磨模式及打磨方案。
[0019]
打磨後對線路區間每間隔500m進行測量，若驗收不合格，則依照上述流程，重新進行代表廓形設計及變功率打磨方案設計，若驗收合格則打磨結束，最後將相鄰二個打磨區間連接處進行打磨，避免打磨銜接地方出現波磨及凹坑。
[0020]
本發明的優點在於：可以使得打磨磨石角度不切換情況下，對整個區間線路進行打磨，並使得整個區間廓形打磨至驗收標準，同時，避免打磨磨石角度切換時候打磨車需要停止工作的問題，提高了打磨效率。
附圖說明
[0021]
圖1為本發明方法整體流程圖；
[0022]
圖2為京港高鐵廓形數據整理方式；
[0023]
圖3為本發明方法中每日打磨區間實測廓形對齊方式示意圖；
[0024]
圖4為本發明方法中對齊後的實測廓形區域劃分方式示意圖；
[0025]
圖5為本發明方法中得到的區間平均代表廓形示意圖；
[0026]
圖6為全新60n廓形軌頭角度分布圖；
[0027]
圖7為全新60n廓形軌頭上各角度點與平均代表廓形間的法相間距曲線圖；
具體實施方式
[0028]
下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明。
[0029]
本發明打磨磨石角度功率變換鋼軌廓形打磨優化方法，如圖1所示，具體步驟為：
[0030]
步驟1：調查並收集整條線路鋼軌每間隔500m處的廓形數據。
[0031]
步驟2：每日打磨區間廓形分類。
[0032]
根據鐵路工務每日制定施工區間計劃，對整條線路鋼軌廓形進行整理，每天需要打磨的區間廓形放入一個文件夾中，便於後面對區間廓形進行平均代表廓形設計。以京港高鐵為例，對上行670km-716km進行打磨，根據如表1所示的每日打磨施工計劃，大約每日打磨10km，將每日打磨廓形放入單獨文件夾中，如圖2所示。
[0033]
表1京港高鐵每日打磨施工計劃表
[0034][0035]
步驟3：每日打磨區間平均代表廓形設計。
[0036]
每日打磨區間裡面廓形很多，且不同廓形之間存在差異的，因此需要將各個不同廓形統一為一個廓形，稱之為平均代表廓形，按照該平均代表廓形進行最初打磨模式設計，由此即可採用固定打磨角度的打磨模式進行此打磨區間鋼軌廓形打磨，具體設計方法如下：
[0037]
a、每日打磨區間實測廓形對齊
[0038]
如圖3所示，將每日打磨區間內經步驟1收集到的實測廓形按照x軸(鋼軌橫向)每間隔0.5mm進行離散化處理，將實測廓形變成大量離散點；隨後找到區間每個實測廓形y軸最大的點，定義為a1點，將各個實測廓形a1點對齊，然後過a1點做一條平行於x軸的線l1，進一步向下往下16mm做一條平行於l1的線l2，l2與各個實測廓形交於左右a2、a3兩個點，最後將每個實測廓形上的a1、a2對齊，對齊原則為2個廓形上a1點之間距離加上2個廓形a2點距離最短，即認為兩個實測廓形上的a1、a2對齊。
[0039]
b、平均代表廓形設計
[0040]
如圖4所示，在實測廓形對齊後，將對齊後的實測廓形沿x軸平均劃分為10個區域，如圖4所示，若鋼軌軌頭寬度為75mm，則實測鋼軌廓形按照橫x軸坐標每間隔0.5mm進行離散，累計離散150個離散點，依照橫坐標由小到大將離散點定義為1,2,3
……
150點，由於平均分為10個區域，每個區域每個廓形有15個離散點，對各區域離散點進行單獨設計，每個區域都是由n個實測廓形組成，n個實測廓形累計有15*n個離散點。
[0041]
隨後，設計各區域的平均代表廓形，設計方法相同，下面以區域1為例對各區域平均代表廓形設計進行說明，方法為：
[0042]
將區域1內n個實測廓形分別定義為b1、b2…bn
，實測廓形b1的離散點根據x軸坐標由小到大定義為b
11
(x
11
、y
11
)、b
12
(x
12
、y
12
)、b
13
(x
13
、y
13
)
…b115
(x
115
、y
115
)，b2廓形離散點根據x軸從小打大定義為b
21
(x
21
、y
21
)、b
22
(x
22
、y
22
)、b
23
(x
23
、y
23
)
…b215
(x
215
、y
215
)，以此類推，bn廓形離散點根據x軸從小打大定義為b
n1
(x
n1
、y
n1
)、b
n2
(x
n2
、y
n2
)、b
n3
(x
n3
、y
n3
)
…bn15
(x
n115
、y
n115
)。
[0043]
令區域1內n個實測廓形中x軸坐標由小到大的離散點分別為1～15號離散點，分別對各離散點進行代表廓型點設計，具體如下：
[0044]
區域1間內n個實測廓形的1號離散點的代表廓形點橫縱坐標(x1，y1)計算公式為：
[0045][0046]
區域1間內的n個實測廓形的2號離散點的代表廓形點橫縱坐標(x2，y2)計算公式為：
[0047][0048]
……
[0049]
以此類推，區域1間內n個實測廓形的15號離散點代表廓形點橫縱坐標(x15，y15)計算公式為：
[0050][0051]
隨後按照前述方法對其他9個區間代表廓形點進行設計，累計設計得到150個代表廓形點。
[0052]
最後使用最小二乘法對150個代表廓形點進行擬合，擬合得到設計的平均代表廓形，如圖5所示。
[0053]
步驟4：打磨磨石角度功率變化的打磨方案設計
[0054]
通過將設計得到的平均代表廓形與標準廓形(通常為全新60n廓形，具體根據線路情況選擇)對齊，對齊方式與前述步驟a中實測廓形對齊方式相同。根據《高速鐵路鋼軌打磨管理辦法》中規定的全新60n廓形軌頭角度分布，如圖6所示。將全新60n廓形軌頭上各角度點與平均代表廓形間的法相間距定義為所需的打磨量，如圖7所示。根據全新60n廓形軌頭上各角度與平均代表廓形間的打磨量設計得到打磨模式，打磨模式中包含了需要打磨的角度和各角度需要打磨的功率，各角度的打磨量是根據打磨功率控制的，功率越大，則打磨量就越多，如表2所示。
[0055]
表2平均代表廓形打磨角度及對應打磨功率
[0056]
代表廓形打磨角度打磨角度對應功率-8.0功率60％-7.0功率60％-5.0功率60％-3.0功率60％-10功率60％-6.0功率60％-5.0功率60％-4.0功率60％-30功率60％-10功率60％45.0功率70％40.0功率70％36.0功率70％32.0功率70％30.0功率70％28.0功率70％25.0功率70％23.0功率70％20.0功率70％17.0功率70％14.0功率70％
10.0功率70％5.0功率70％2.0功率70％
[0057]
由於每個實測廓形與平均代表廓形是存在差異的，因此，將區間所有實測廓形與全新60n廓形進行對齊，對齊方式與前述步驟a中實測廓形對齊方式相同，依次計算出全新60n廓形與各實測廓形的各軌頭角度處的打磨量，根據由平均代表廓形計算得到的打磨角度，在不改變磨石角度偏轉的情況下調整打磨模式正負角度打磨功率，實現整個區間由一個固定角度打磨模式進行打磨，又可以達到不同位置處鋼軌打磨磨削量不同的目的。如表3、表4所示，根據調整打磨模式的角度功率可將實測廓形全部都打成相同廓形，使打磨後整個區間廓形不存在差異。
[0058]
表3區間打磨模式
[0059][0060]
表4區間打磨方案
[0061]
序號行別起點終佔長度左股右股遍數
1上299300.51.501212上300.5301.51.003213上301.5302.51.002514上302.5303.51.004515上303.5304.51.001216上304.5305.51.001417上305.5306.51.002118上306.5307.51.003219上307.5308.51.0021110上308.5309.51.0023111上309.5310.51.0015112上310.5311.51.0013113上311.5312.51.0032114上312.5313.51.00151
[0062]
步驟5：打磨廓形在線實時驗收
[0063]
打磨結束後，立刻對整個區間按照每0.5km鋼軌廓形進行測量，打磨後驗收測量廓形按照上述方法與全新60n廓形對齊，每個廓形合格要求是鋼軌廓形各角度與打磨廓形偏差量均值小於0.2mm，若區間線路累計80％個廓形驗收合格，則整個區間打磨合格，若區間線路累計低於80％個廓形驗收合格，則需要依照上述流程，重新對鋼軌進行進一步的打磨處理。
[0064]
步驟6：相鄰區間打磨順接
[0065]
噹噹前區間打磨合格後，由於鋼軌打磨車在區間打磨初始位置處下刀點容易出現非常明顯打磨痕跡及過打磨現象，此時相鄰二個區間相交位置處廓形差異會較為明顯，為了避免這種問題產生，區間打磨後需要使用小型人工打磨機對區間相交地方進行打磨順接，保證區間相交位置鋼軌廓形一致。