申请/专利权人：浙江中自庆安新能源技术有限公司

申请日：2021-02-19

公开（公告）日：2021-05-07

公开（公告）号：CN112560293B

主分类号：G06F30/20(20200101)

分类号：G06F30/20(20200101);G06F119/14(20200101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.05.07#授权;2021.04.13#实质审查的生效;2021.03.26#公开

摘要：本发明公开了一种基于计算机辅助模型的脱轨系数判定方法，计算由列车车轮和轨道所组成的接触系统的等效杨氏模量；计算接触面的第一主曲率和第二主曲率以及接触面离心率，计算在接触面离心率下接触面的第一类椭圆积分和第二类椭圆积分；根据传感器所采集的车轮载荷，计算列车车轮和轨道之间的法向力；获取列车行驶速度、车轮接触点线速度和轨道接触点线速度，计算列车的平移蠕滑率和自旋蠕滑率，并计算得到列车车轮和轨道之间的当前切向力；计算得到轨道第一侧的当前脱轨系数和第二侧的当前脱轨系数，从第一侧的脱轨系数和第二侧的脱轨系数中选择最大者，作为列车的当前脱轨系数。本发明基于列车运行的实际状况对脱轨系数进行判定。

主权项：1.一种基于计算机辅助模型的脱轨系数判定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、提供由列车车轮和轨道所组成的接触系统，以轨道材料的泊松比和杨氏模量，以及列车车轮材料的泊松比和杨氏模量，计算所述接触系统的等效杨氏模量；S2、建立所述接触系统的计算机辅助模型，以轨道第一侧的第一主曲率和第二主曲率、列车车轮的第一主曲率和第二主曲率，以及所述轨道第一侧的第一主曲率与所述列车车轮的第一主曲率的夹角，计算所述接触系统的接触面的第一主曲率和第二主曲率；S3、根据所述接触面的第一主曲率和第二主曲率，基于所述接触系统的计算机辅助模型，计算得到所述接触面的接触面离心率，并计算在所述接触面离心率下所述接触面的第一类椭圆积分和第二类椭圆积分；S4、根据所述接触面的第一主曲率和第二类椭圆积分，以及传感器所采集的当前车轮载荷，计算列车车轮和轨道之间的当前法向力；S5、获取列车的当前行驶速度、车轮半径、当前车轮接触点线速度以及当前轨道接触点线速度，计算列车的当前平移蠕滑率和当前自旋蠕滑率，以此修正列车车轮和轨道之间的摩擦系数，并计算得到列车车轮和轨道之间的当前切向力；S6、根据所述列车车轮和轨道之间的当前法向力和当前切向力、以及所述夹角，计算得到轨道第一侧的当前脱轨系数；S7、重复所述步骤S2~S6，得到轨道第二侧的当前脱轨系数；S8、从所述轨道第一侧的当前脱轨系数和轨道第二侧的当前脱轨系数中选择最大者，作为列车的当前脱轨系数；所述步骤S2包括：所述接触系统的接触面的第一主曲率CA和第二主曲率CB分别通过公式（2）和（3）计算得到： （2）； （3）；其中，c11为轨道第一侧的第一主曲率，c12为轨道第一侧的第二主曲率，c21为列车车轮的第一主曲率，c22为列车车轮的第二主曲率，α0为轨道第一侧的第一主曲率与所述列车车轮的第一主曲率的初始夹角，Δα为列车竖直中轴与重力方向的夹角；所述步骤S5包括：获取列车的当前行驶速度Vref；在列车车轮前后各安装传感器，通过传感器采集得到列车车轮接触点线速度V1和轨道接触点线速度V2，使用Vref对V1和V2进行归一化；通过计算公式（11）计算得到列车车轮接触点特征线速度V1＇和轨道接触点特征线速度V2＇；获取列车车路半径rw，通过计算公式（12）获得列车车轮接触点特征角速度ω1＇和轨道接触点特征角速度ω2＇；通过计算公式（13）计算得到列车的平移蠕滑率Π，以及通过计算公式（14）得到列车的自旋蠕滑率Ω； （11）； （12）； （13）； （14）；其中，Vref为列车的当前行驶速度，V1为列车车轮接触点线速度，V2为轨道接触点线速度，rw为列车车轮半径，Δr为列车车轮和轨道之间的微小形变；根据公式（15）计算得到列车车轮和轨道之间的修正后的摩擦系数μ＇: （15）； （16）； （17）；其中，μ为列车车轮与轨道之间的摩擦系数，FN为列车车轮和轨道之间的法向力，a为接触面的长轴，b为接触面的短轴，Π为列车的平移蠕滑率，Ω为列车的自旋蠕滑率，s为接触面离心率；根据修正后的摩擦系数μ＇和当前法向力FN，求得列车车轮与列车轨道之间的当前切向力FT: （18）。

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